電動機駆動システム
【課題】電源側に回り込むノイズを低減することができる電動機駆動システムを提供すること。
【解決手段】電動機駆動システムは、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有するインバータ装置１００と、インバータ装置１００から出力される交流電圧によって駆動される電動機２００と、インバータ装置１００と電動機２００との間に挿入されるＬＣフィルタ回路３００と、電導部材によって形成されて複数のスイッチング素子が固定される冷却体４００と、複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体４００との間に挿入されるコンデンサと抵抗からなる直列回路とを備える。ＬＣフィルタ回路３００は、インバータ装置１００から電動機２００に動作電力を供給する電力供給線２０２等に挿入されるインダクタ３１０等と、一方端がインダクタ３１０等の一方端に接続されるとともに他方端が冷却体４００に接続されるコンデンサ３２０等とを有する。
【解決手段】電動機駆動システムは、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有するインバータ装置１００と、インバータ装置１００から出力される交流電圧によって駆動される電動機２００と、インバータ装置１００と電動機２００との間に挿入されるＬＣフィルタ回路３００と、電導部材によって形成されて複数のスイッチング素子が固定される冷却体４００と、複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体４００との間に挿入されるコンデンサと抵抗からなる直列回路とを備える。ＬＣフィルタ回路３００は、インバータ装置１００から電動機２００に動作電力を供給する電力供給線２０２等に挿入されるインダクタ３１０等と、一方端がインダクタ３１０等の一方端に接続されるとともに他方端が冷却体４００に接続されるコンデンサ３２０等とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して電動機を駆動する電動機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電圧を交流電圧に変換して交流モータを駆動する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電力変換装置では、各スイッチング素子の電源ライン側端子と導電ベースとの間にコンデンサを追加することで、各スイッチング素子から電源ライン用導体へ回り込むコモンモードノイズを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３６３３３号公報（第１０−１８頁、図１−１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された電力変換装置では、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ライン用導体へ回り込むコモンモードノイズは低減できるが、他の経路についてはノイズの発生や回り込みが考慮されていないため、ノイズ低減の効果が十分でないという問題があった。例えば、スイッチングノイズ低減のために電力変換装置と交流モータとの間にＬＣフィルタを挿入することが考えられるが、この場合にはこのＬＣフィルタを通してグランド側にノイズが回り込むことになるため、結局電源側にノイズが回り込むことになる。また、各スイッチング素子のオンオフ動作時にその両端に発生するノイズについては何ら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電源側に回り込むノイズを低減することができる電動機駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の電動機駆動システムは、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、インバータ装置から出力される交流電圧によって駆動される電動機と、インバータ装置と電動機との間に挿入されるＬＣフィルタ回路と、電導部材によって形成され、複数のスイッチング素子が固定される冷却体と、複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体との間に挿入される第１のコンデンサと第１の抵抗からなる直列回路とを備え、ＬＣフィルタ回路は、インバータ装置から電動機に動作電力を供給する電力供給線に挿入されるインダクタと、一方端がインダクタの一方端に接続されるとともに他方端が冷却体に接続される第２のコンデンサとを有している。
【０００７】
具体的には、上述したインバータ装置は、高電位側電源ラインに一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子と低電位側電源ラインに一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子とを有するハーフブリッジ回路が複数備わっていることが望ましい。
【０００８】
このように、直列回路を介してノイズを冷却体側に流すことで、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置に含まれるスイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタで低減するとともに、このＬＣフィルタを介して冷却体側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタを介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【０００９】
また、上述したスイッチング素子と並列接続された第３のコンデンサをさらに備えることが望ましい。これにより、スイッチング素子周辺のインダクタ成分により発生するスイッチング動作に伴うノイズを第３のコンデンサを介して流すことで低減することができ、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００１０】
また、上述した電動機は、接地用端子を有しており、接地用端子と冷却体との間を第２の抵抗を介して接続することが望ましい。これにより、電動機の接地用端子を介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【００１１】
また、上述したインダクタは、電力供給線の配線を用いて形成されることが望ましい。これにより、ＬＣフィルタを用いた場合の部品点数の増加を防止することができる。
【００１２】
また、上述したインダクタは、配線と、配線の一部に装着された磁性体コアとを用いて形成されることが望ましい。これにより、短い配線により大きなインダクタンスを実現することができ、しかも、ＬＣフィルタの小型化が可能となる。
【００１３】
また、上述したスイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴであることが望ましい。これにより、安価で許容電流が大きいスイッチング素子を容易に実現することができる。
【００１４】
また、上述したスイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有し、冷却体へのケース本体の固定と、冷却体への直列回路の一方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことが望ましい。これにより、スイッチング素子の固定と同時に、直列回路の一方端を冷却体に接続する際の配線長を短くすることができる。
【００１５】
また、上述した第１のコンデンサおよび第１の抵抗は、ケース本体に密着配置されていることが望ましい。これにより、直列回路の固定を確実に行うことができる。
【００１６】
また、上述したインダクタの端部となる配線の端部には、電動機の接続および取り外しが可能な端子台が設けられており、端子台を冷却体の表面に固定するとともに、端子台に沿って第２のコンデンサを設置することが望ましい。これにより、配線の端部に取り付けられる第２のコンデンサの固定が容易となる。
【００１７】
また、上述した第２のコンデンサは、端子台に密着配置されていることが望ましい。これにより、第２のコンデンサの固定をさらに確実に行うことができる。
【００１８】
また、上述した配線を冷却体に重ねて配置することが望ましい。これにより、配線部分によって発生するノイズを冷却体によって遮蔽することができるため、その他の部位（例えば接地面）を介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【００１９】
また、上述したインバータ装置、ＬＣフィルタ回路、直列回路は、モジュール化されて形成され、冷却体に固定されていることが望ましい。一体化されたモジュールとすることにより、電動機とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００２０】
また、上述したインバータ装置および直列回路と、ＬＣフィルタ回路のそれぞれは、別々にモジュール化されて形成されており、インバータ装置の出力端子と電動機との間に、モジュール化されたＬＣフィルタ回路が挿入されるようにしてもよい。２つのモジュールとすることにより、電動機とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００２１】
また、上述した冷却体へのＬＣフィルタの固定と、冷却体への第２のコンデンサの他方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことが望ましい。モジュール化されたＬＣフィルタ回路の固定と同時に第２のコンデンサの他方端の冷却体への接続を行うことができ、組み付け工程の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態の電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【図２】インバータ装置等の実装状態を示す平面図である。
【図３】インバータ装置等の実装状態を示す側面図である。
【図４】上アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大平面図である。
【図５】上アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大側面図である。
【図６】下アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大平面図である。
【図７】下アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大側面図である。
【図８】別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路の組み付け状態を示す斜視図である。
【図９】別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路を冷却体４００に固定した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を適用した一実施形態の電動機駆動システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、一実施形態の電動機駆動システムの全体構成を示す図である。図１に示す本実施形態の電動機駆動システムは、インバータ装置１００、電動機２００、ＬＣフィルタ回路３００、冷却体４００を含んで構成されている。
【００２５】
インバータ装置１００は、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換する。具体的には、インバータ装置１００は、電源５００から延びる高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１１１と電源５００から延びる低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１１２とが直列に接続された第１のハーフブリッジ回路１１０と、高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１２１と低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１２２とが直列に接続された第２のハーフブリッジ回路１２０と、高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１３１と低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１３２とが直列に接続された第３のハーフブリッジ回路１３０とが備わっている。
【００２６】
上述した各スイッチ素子は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴを用いて構成され、それぞれのソース・ドレイン間には寄生ダイオードが形成されており、ソース・ドレイン間に並列にコンデンサ（第３のコンデンサ）が接続されている。具体的には、スイッチング素子１１１のソース・ドレイン間にコンデンサ１１３が接続されている。同様に、スイッチング素子１１２のソース・ドレイン間にコンデンサ１１４が接続されている。スイッチング素子１２１のソース・ドレイン間にコンデンサ１２３が接続されている。スイッチング素子１２２のソース・ドレイン間にコンデンサ１２４が接続されている。スイッチング素子１３１のソース・ドレイン間にコンデンサ１３３が接続されている。スイッチング素子１３２のソース・ドレイン間にコンデンサ１３４が接続されている。
【００２７】
また、各スイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体４００との間には、コンデンサ（第１のコンデンサ）と抵抗（第１の抵抗）からなる直列回路が挿入されている。具体的には、スイッチング素子１１１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路が挿入される。なお、図１に示す例では、抵抗１１５をスイッチング素子１１１のドレイン端子側に配置したが、コンデンサ１１６をドレイン端子側に配置してもよい。同様に、スイッチング素子１１２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１２１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１２６と抵抗１２５からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１２２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１２８と抵抗１２７からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１３１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１３６と抵抗１３５からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１３２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１３８と抵抗１３７からなる直列回路が挿入される。
【００２８】
このような構成を有するインバータ装置１００において、各ハーフブリッジ回路を構成する上アーム素子と下アーム素子を交互にオン／オフするとともに、各ハーフブリッジ回路の動作タイミングの位相を１２０度ずつずらすことにより、各ハーフブリッジ回路の出力端（上アーム素子と下アーム素子の接続点）からは三相交流電圧が出力される。なお、図１では、インバータ装置１００の各上アーム素子と各下アーム素子をオン／オフする制御回路については、図示が省略されている。
【００２９】
また、インバータ装置１００と電動機２００との間は、インバータ装置１００から電動機２００に動作電力を供給する電力供給線２０２、２０４、２０６によって接続されており、これらの電力供給線２０２、２０４、２０６を介して、インバータ装置１００から出力される三相交流電圧が電動機２００に印加される。電動機２００は、電力供給線２０２、２０４、２０６を介してインバータ装置１００から印加される三相交流電圧によって駆動される。
【００３０】
さらに、インバータ装置１００と電動機２００との間には、インバータ装置１００内の各スイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズを低減するＬＣフィルタ回路３００が挿入されている。ＬＣフィルタ回路３００は、３つのインダクタ３１０、３１２、３１４と３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４（第２のコンデンサ）とを含んで構成されている。インダクタ３１０とコンデンサ３２０によって第１のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１０は、第１のハーフブリッジ１１０から延びる電力供給線２０２に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２０が接続されている。同様に、インダクタ３１２とコンデンサ３２２によって第２のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１２は、第２のハーフブリッジ１２０から延びる電力供給線２０４に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２２が接続されている。また、インダクタ３１４とコンデンサ３２４によって第３のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１４は、第３のハーフブリッジ１３０から延びる電力供給線２０６に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２４が接続されている。
【００３１】
冷却体４００は、電導部材（例えばアルミニウム）によって形成されており、インバータ装置１００の各スイッチング素子が固定され、これらの各スイッチング素子を伝熱により冷却する。各スイッチング素子の冷却体４００への実装の具体例については後述する。
【００３２】
また、電動機２００は、接地用端子２１０を有している。例えば、電動機２００の金属製（例えばアルミニウム）の筐体の一部が接地用端子２１０として用いられる。接地用端子２１０は、接地面６００に設けられた接続点６０２に接地線６０４を介して接続されている。また、接地面６００の接続点６０２は、抵抗４０２（第２の抵抗）を介して冷却体４００と接続されている。
【００３３】
このように、本実施形態の電動機駆動システムでは、抵抗１１５やコンデンサ１１６等からなる直列回路を介して各スイッチング素子の電源ライン側端子に現れるノイズを冷却体４００側に流すことで、各電源ライン側端子から高電位側電源ライン５０２あるいは低電位側電源ライン５０４を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置１００に含まれるスイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタ回路３００で低減するとともに、このＬＣフィルタ回路３００を介して冷却体４００側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタ回路３００を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。
【００３４】
また、各スイッチング素子とコンデンサ１１３等を並列接続することにより、スイッチング素子周辺のインダクタ成分により発生するスイッチング動作に伴うノイズをコンデンサ１１３等を介して流すことで低減することができ、スイッチング素子の電源ライン側端子から高電位側電源ライン５０２あるいは低電位側電源ライン５０４を介して電源５００側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００３５】
また、電動機２００の接地用端子２１０が接地線６０４と抵抗４０２を介して冷却体４００に接続されている。この接地線６０４は接地面６００の接続点６０２にも接続されているが、接地面６００を介して電源５００に接続される経路のインピーダンスに比べて抵抗４０２を介して冷却体４００に接続される経路のインピーダンスの方が小さいため、電動機２００の接地用端子２１０から出力されるノイズが主に冷却体４００側に回り込むようにすることができ、電源５００側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００３６】
また、インバータ装置１００内に各スイッチング素子をＭＯＳ−ＦＥＴを用いて構成することにより、安価で許容電流が大きいスイッチング素子を容易に実現することができる。
【００３７】
次に、インバータ装置１００およびＬＣフィルタ回路３００の実装の具体例について説明する。図２は、インバータ装置１００等の実装状態を示す平面図である。図３は、インバータ装置１００等の実装状態を示す側面図である。
【００３８】
インバータ装置１００に含まれる各スイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有する。そして、冷却体４００へのこのケース本体の固定と、冷却体４００へのコンデンサと抵抗とからなる直列回路の一方端の接続とは、共通のねじを用いた締め付け固定により行われる。冷却体４００は絶縁体６１０を介して接地面６００上に配置されており、冷却体４００と接地面６００との間で電気的な絶縁がなされている。
【００３９】
図４は、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１の実装の詳細を示す拡大平面図である。図５は、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１の実装の詳細を示す拡大側面図である。なお、他の上アーム素子としてのスイッチング素子１２１、１３１についても同様であり、実装についての重複した説明は省略する。
【００４０】
図４および図５に示すように、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１は、ケース本体１１１Ａを有し、その一側面からゲート（ｇ）、ドレイン（ｄ）、ソース（ｓ）の順に各端子が突出している。これらの各端子は、冷却体４００の上面と垂直に配置されたプリント基板４１０表面の配線（図示せず）に接続されている。
【００４１】
また、ケース本体１１１Ａは、直方体形状を有しており、最も面積が広い一方の側面が冷却体４００と接するように配置されており、他方の面から貫通する取り付け穴１１１Ｂにねじ１１１Ｃを通して冷却体４００にケース１１１Ａを締め付け固定している。また、コンデンサ１１６と抵抗１１５のそれぞれはチップ部品であって、ケース本体１１１Ａの表面に密着した状態で配置されている。これらのコンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路の一方端からは環状の端子１１１Ｄが突出しており、ケース本体１１１Ａをねじ１１１Ｃを用いて締め付け固定する際に、同時にこの端子１１１Ｄも同じねじ１１１Ｃを用いて締め付け固定される。このようにして直列回路の一方端を固定することにより、直列回路の一方端と冷却体４００とを接続する際に配線長を短くすることができるとともに、別部品による固定が不要となるため配線構造の簡素化が可能となる。なお、コンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路の他方端は、スイッチング素子１１１の電源ライン側端子としてのドレイン端子に接続されている。
【００４２】
図６は、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２の実装の詳細を示す拡大平面図である。図７は、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２の実装の詳細を示す拡大側面図である。なお、他の下アーム素子としてのスイッチング素子１２２、１３２についても同様であり、実装についての重複した説明は省略する。
【００４３】
図６および図７に示すように、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２は、ケース本体１１２Ａを有し、その一側面からゲート（ｇ）、ドレイン（ｄ）、ソース（ｓ）の順に各端子が突出している。これらの各端子は、冷却体４００の上面と垂直に配置されたプリント基板４１０表面の配線（図示せず）に接続されている。
【００４４】
また、ケース本体１１２Ａは、直方体形状を有しており、最も面積が広い一方の側面が冷却体４００と接するように配置されており、他方の面から貫通する取り付け穴１１２Ｂにねじ１１２Ｃを通して冷却体４００にケース１１２Ａを締め付け固定している。また、コンデンサ１１８と抵抗１１７のそれぞれはチップ部品であって、ケース本体１１２Ａの表面に密着した状態で配置されている。これらのコンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路の一方端からは環状の端子１１２Ｄが突出しており、ケース本体１１２Ａをねじ１１２Ｃを用いて締め付け固定する際に、同時にこの端子１１２Ｄも同じねじ１１２Ｃを用いて締め付け固定される。このようにして直列回路の一方端を固定することにより、直列回路の一方端と冷却体４００とを接続する際に配線長を短くすることができるとともに、別部品による固定が不要となるため配線構造の簡素化が可能となる。なお、コンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路の他方端は、スイッチング素子１１２の電源ライン側端子としてのソース端子に接続されている。
【００４５】
ところで、図２および図３に示すように、本実施形態のフィルタ回路３００に含まれる３つのインダクタ３１０、３１２、３１４のそれぞれは、インダクタとして機能する単体部品を追加せずに電力供給線２０２、２０４、２０６の配線の一部に磁性体コア３３０を装着することにより構成されている。これにより、部品点数の増加を防止することが可能となる。電力供給線２０２、２０４、２０６の配線を冷却体４００に重ねて配置することにより、配線部分によって発生するノイズを冷却体４００によって遮蔽することができるため、その他の部位（例えば接地面６００）を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。なお、インダクタンスを大きくするために磁性体コア３３０を追加したが、電力供給線２０２、２０４、２０６の長さを調整したり、組み合わせるコンデンサ３２０、３２２、３２４の静電容量値を調整することで、磁性体コア３３０を省略するようにしてもよい。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、電力供給線２０２、２０４、２０６の配線の端部には、電動機２００の接続および取り外しが可能な端子台４２０が設けられ、冷却体４００の表面の一部にねじ４２２によって固定されている。また、この端子台４２０の側面に沿って、フィルタ回路３００に含まれる３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４が密着配置された状態で取り付けられている。これにより、３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４の固定が容易となる。
【００４７】
また、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００とＬＣフィルタ回路３００の全体がモジュール化された一部品として構成されている。これにより、電動機２００とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、３つのハーフブリッジ回路１１０、１２０、１３０を備えるインバータ装置１００について説明したが、駆動対象となる電動機２００に合わせてハーフブリッジ回路の数は変更可能であり、２あるいは４以上のハーフブリッジ回路を有するインバータ装置を備える場合についても本発明を適用することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態では、各スイッチング素子としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いる場合について説明したが、ＭＯＳ−ＦＥＴ以外、例えばＩＧＢＴをスイッチング素子として用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、電力供給線２０２、２０４、２０６の配線を利用してインダクタ３１０、３１２、３１４を構成したが、ノイズの回り込み防止の観点からは、インダクタとして機能する単体部品によってインダクタ３１０等を構成するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００とＬＣフィルタ回路３００の全体を１つのモジュールとして形成する場合を説明したが、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００と、ＬＣフィルタ回路３００のそれぞれを、別々にモジュール化して形成し、インバータ装置１００の出力端子と電動機２００との間に、モジュール化されたＬＣフィルタを挿入するようにしてもよい。
【００５２】
図８は、別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路の組み付け状態を示す斜視図である。また、図９は別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路を冷却体４００に固定した状態を示す斜視図である。モジュール化されたインバータ装置１００Ｍと、モジュール化されたＬＣフィルタ回路３００Ｍは、冷却体４００上に配置されている。２つのモジュールとすることにより、電動機２００とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００５３】
インバータ装置１００Ｍは、図２に示した一体構成から、ＬＣフィルタ回路３００を取り除いた構成を有しており、３つのハーフブリッジ回路１１０、１２０、１３０の各出力端子となる３つの端子１５０、１５２、１５４を有する。
【００５４】
ＬＣフィルタ回路３００Ｍは、インダクタ３１０、３１２、３１４の一方端（インバータ装置１００Ｍ側）が接続された３つの端子３５０、３５２、３５４と、インダクタ３１０、３１２、３１４の他方端（電動機２００側）が接続された３つの端子３６０、３６２、３６４と、コンデンサ３２０、３２２、３２４の一方端（冷却体４００側）が接続された３つの端子３７０、３７２、３７４を有している。
【００５５】
インバータ装置１００Ｍの３つの端子１５０、１５２、１５４のそれぞれと、ＬＣフィルタ回路３００Ｍの３つの端子３５０、３５２、３５４のそれぞれとがねじ等を用いて接続される。また、ＬＣフィルタ回路３００Ｍの３つの端子３７０、３７２、３７４は、ねじ３８０、３８２、３８４を用いて冷却体４００に固定されている。このようにして、冷却体４００へのＬＣフィルタ回路３００Ｍの固定と、冷却体４００へのコンデンサ３２０、３２２、３２４の接続とを、ねじ３８０、３８２、３８４を用いた締め付け固定により行っている。これにより、組み付け工程の簡略化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、直列回路を介してノイズを冷却体４００側に流すことで、インバータ装置１００内の各スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置１００に含まれる各スイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタ回路３００で低減するとともに、このＬＣフィルタ回路３００を介して冷却体４００側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタ回路３００から接地面６００を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００ インバータ装置
１１０ 第１のハーフブリッジ回路
１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２ スイッチング素子
１１３、１１４、１２３、１２４、１３３、１３４ コンデンサ
１１５、１１７、１２５、１２７、１３５、１３７、４０２ 抵抗
１１６、１１８、１２６、１２８、１３６、１３８ コンデンサ
１２０ 第２のハーフブリッジ回路
１３０ 第３のハーフブリッジ回路
２００ 電動機
２０２、２０４、２０６ 電力供給線
３００ ＬＣフィルタ回路
３１０、３１２、３１４ インダクタ
３２０、３２２、３２４ コンデンサ
３３０ 磁性体コア
４００ 冷却体
４１０ プリント基板
４２０ 端子台
５００ 電源
５０２ 高電位側電源ライン
５０４ 低電位側電源ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を交流電圧に変換して電動機を駆動する電動機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電圧を交流電圧に変換して交流モータを駆動する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電力変換装置では、各スイッチング素子の電源ライン側端子と導電ベースとの間にコンデンサを追加することで、各スイッチング素子から電源ライン用導体へ回り込むコモンモードノイズを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３６３３３号公報（第１０−１８頁、図１−１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された電力変換装置では、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ライン用導体へ回り込むコモンモードノイズは低減できるが、他の経路についてはノイズの発生や回り込みが考慮されていないため、ノイズ低減の効果が十分でないという問題があった。例えば、スイッチングノイズ低減のために電力変換装置と交流モータとの間にＬＣフィルタを挿入することが考えられるが、この場合にはこのＬＣフィルタを通してグランド側にノイズが回り込むことになるため、結局電源側にノイズが回り込むことになる。また、各スイッチング素子のオンオフ動作時にその両端に発生するノイズについては何ら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電源側に回り込むノイズを低減することができる電動機駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の電動機駆動システムは、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、インバータ装置から出力される交流電圧によって駆動される電動機と、インバータ装置と電動機との間に挿入されるＬＣフィルタ回路と、電導部材によって形成され、複数のスイッチング素子が固定される冷却体と、複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体との間に挿入される第１のコンデンサと第１の抵抗からなる直列回路とを備え、ＬＣフィルタ回路は、インバータ装置から電動機に動作電力を供給する電力供給線に挿入されるインダクタと、一方端がインダクタの一方端に接続されるとともに他方端が冷却体に接続される第２のコンデンサとを有している。
【０００７】
具体的には、上述したインバータ装置は、高電位側電源ラインに一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子と低電位側電源ラインに一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子とを有するハーフブリッジ回路が複数備わっていることが望ましい。
【０００８】
このように、直列回路を介してノイズを冷却体側に流すことで、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置に含まれるスイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタで低減するとともに、このＬＣフィルタを介して冷却体側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタを介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【０００９】
また、上述したスイッチング素子と並列接続された第３のコンデンサをさらに備えることが望ましい。これにより、スイッチング素子周辺のインダクタ成分により発生するスイッチング動作に伴うノイズを第３のコンデンサを介して流すことで低減することができ、スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００１０】
また、上述した電動機は、接地用端子を有しており、接地用端子と冷却体との間を第２の抵抗を介して接続することが望ましい。これにより、電動機の接地用端子を介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【００１１】
また、上述したインダクタは、電力供給線の配線を用いて形成されることが望ましい。これにより、ＬＣフィルタを用いた場合の部品点数の増加を防止することができる。
【００１２】
また、上述したインダクタは、配線と、配線の一部に装着された磁性体コアとを用いて形成されることが望ましい。これにより、短い配線により大きなインダクタンスを実現することができ、しかも、ＬＣフィルタの小型化が可能となる。
【００１３】
また、上述したスイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴであることが望ましい。これにより、安価で許容電流が大きいスイッチング素子を容易に実現することができる。
【００１４】
また、上述したスイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有し、冷却体へのケース本体の固定と、冷却体への直列回路の一方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことが望ましい。これにより、スイッチング素子の固定と同時に、直列回路の一方端を冷却体に接続する際の配線長を短くすることができる。
【００１５】
また、上述した第１のコンデンサおよび第１の抵抗は、ケース本体に密着配置されていることが望ましい。これにより、直列回路の固定を確実に行うことができる。
【００１６】
また、上述したインダクタの端部となる配線の端部には、電動機の接続および取り外しが可能な端子台が設けられており、端子台を冷却体の表面に固定するとともに、端子台に沿って第２のコンデンサを設置することが望ましい。これにより、配線の端部に取り付けられる第２のコンデンサの固定が容易となる。
【００１７】
また、上述した第２のコンデンサは、端子台に密着配置されていることが望ましい。これにより、第２のコンデンサの固定をさらに確実に行うことができる。
【００１８】
また、上述した配線を冷却体に重ねて配置することが望ましい。これにより、配線部分によって発生するノイズを冷却体によって遮蔽することができるため、その他の部位（例えば接地面）を介して電源側に回り込むノイズを低減することができる。
【００１９】
また、上述したインバータ装置、ＬＣフィルタ回路、直列回路は、モジュール化されて形成され、冷却体に固定されていることが望ましい。一体化されたモジュールとすることにより、電動機とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００２０】
また、上述したインバータ装置および直列回路と、ＬＣフィルタ回路のそれぞれは、別々にモジュール化されて形成されており、インバータ装置の出力端子と電動機との間に、モジュール化されたＬＣフィルタ回路が挿入されるようにしてもよい。２つのモジュールとすることにより、電動機とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００２１】
また、上述した冷却体へのＬＣフィルタの固定と、冷却体への第２のコンデンサの他方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことが望ましい。モジュール化されたＬＣフィルタ回路の固定と同時に第２のコンデンサの他方端の冷却体への接続を行うことができ、組み付け工程の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態の電動機駆動システムの全体構成を示す図である。
【図２】インバータ装置等の実装状態を示す平面図である。
【図３】インバータ装置等の実装状態を示す側面図である。
【図４】上アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大平面図である。
【図５】上アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大側面図である。
【図６】下アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大平面図である。
【図７】下アーム素子としてのスイッチング素子の実装の詳細を示す拡大側面図である。
【図８】別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路の組み付け状態を示す斜視図である。
【図９】別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路を冷却体４００に固定した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を適用した一実施形態の電動機駆動システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、一実施形態の電動機駆動システムの全体構成を示す図である。図１に示す本実施形態の電動機駆動システムは、インバータ装置１００、電動機２００、ＬＣフィルタ回路３００、冷却体４００を含んで構成されている。
【００２５】
インバータ装置１００は、電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換する。具体的には、インバータ装置１００は、電源５００から延びる高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１１１と電源５００から延びる低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１１２とが直列に接続された第１のハーフブリッジ回路１１０と、高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１２１と低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１２２とが直列に接続された第２のハーフブリッジ回路１２０と、高電位側電源ライン５０２に一方端が接続される上アーム素子としてのスイッチング素子１３１と低電位側電源ライン５０４に一方端が接続される下アーム素子としてのスイッチング素子１３２とが直列に接続された第３のハーフブリッジ回路１３０とが備わっている。
【００２６】
上述した各スイッチ素子は、例えばＭＯＳ−ＦＥＴを用いて構成され、それぞれのソース・ドレイン間には寄生ダイオードが形成されており、ソース・ドレイン間に並列にコンデンサ（第３のコンデンサ）が接続されている。具体的には、スイッチング素子１１１のソース・ドレイン間にコンデンサ１１３が接続されている。同様に、スイッチング素子１１２のソース・ドレイン間にコンデンサ１１４が接続されている。スイッチング素子１２１のソース・ドレイン間にコンデンサ１２３が接続されている。スイッチング素子１２２のソース・ドレイン間にコンデンサ１２４が接続されている。スイッチング素子１３１のソース・ドレイン間にコンデンサ１３３が接続されている。スイッチング素子１３２のソース・ドレイン間にコンデンサ１３４が接続されている。
【００２７】
また、各スイッチング素子の電源ライン側端子と冷却体４００との間には、コンデンサ（第１のコンデンサ）と抵抗（第１の抵抗）からなる直列回路が挿入されている。具体的には、スイッチング素子１１１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路が挿入される。なお、図１に示す例では、抵抗１１５をスイッチング素子１１１のドレイン端子側に配置したが、コンデンサ１１６をドレイン端子側に配置してもよい。同様に、スイッチング素子１１２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１２１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１２６と抵抗１２５からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１２２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１２８と抵抗１２７からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１３１の電源ライン側端子としてのドレイン端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１３６と抵抗１３５からなる直列回路が挿入される。スイッチング素子１３２の電源ライン側端子としてのソース端子と冷却体４００との間には、コンデンサ１３８と抵抗１３７からなる直列回路が挿入される。
【００２８】
このような構成を有するインバータ装置１００において、各ハーフブリッジ回路を構成する上アーム素子と下アーム素子を交互にオン／オフするとともに、各ハーフブリッジ回路の動作タイミングの位相を１２０度ずつずらすことにより、各ハーフブリッジ回路の出力端（上アーム素子と下アーム素子の接続点）からは三相交流電圧が出力される。なお、図１では、インバータ装置１００の各上アーム素子と各下アーム素子をオン／オフする制御回路については、図示が省略されている。
【００２９】
また、インバータ装置１００と電動機２００との間は、インバータ装置１００から電動機２００に動作電力を供給する電力供給線２０２、２０４、２０６によって接続されており、これらの電力供給線２０２、２０４、２０６を介して、インバータ装置１００から出力される三相交流電圧が電動機２００に印加される。電動機２００は、電力供給線２０２、２０４、２０６を介してインバータ装置１００から印加される三相交流電圧によって駆動される。
【００３０】
さらに、インバータ装置１００と電動機２００との間には、インバータ装置１００内の各スイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズを低減するＬＣフィルタ回路３００が挿入されている。ＬＣフィルタ回路３００は、３つのインダクタ３１０、３１２、３１４と３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４（第２のコンデンサ）とを含んで構成されている。インダクタ３１０とコンデンサ３２０によって第１のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１０は、第１のハーフブリッジ１１０から延びる電力供給線２０２に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２０が接続されている。同様に、インダクタ３１２とコンデンサ３２２によって第２のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１２は、第２のハーフブリッジ１２０から延びる電力供給線２０４に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２２が接続されている。また、インダクタ３１４とコンデンサ３２４によって第３のＬＣフィルタが構成される。このインダクタ３１４は、第３のハーフブリッジ１３０から延びる電力供給線２０６に挿入されており、その一方端（電動機２００側）と冷却体４００との間にコンデンサ３２４が接続されている。
【００３１】
冷却体４００は、電導部材（例えばアルミニウム）によって形成されており、インバータ装置１００の各スイッチング素子が固定され、これらの各スイッチング素子を伝熱により冷却する。各スイッチング素子の冷却体４００への実装の具体例については後述する。
【００３２】
また、電動機２００は、接地用端子２１０を有している。例えば、電動機２００の金属製（例えばアルミニウム）の筐体の一部が接地用端子２１０として用いられる。接地用端子２１０は、接地面６００に設けられた接続点６０２に接地線６０４を介して接続されている。また、接地面６００の接続点６０２は、抵抗４０２（第２の抵抗）を介して冷却体４００と接続されている。
【００３３】
このように、本実施形態の電動機駆動システムでは、抵抗１１５やコンデンサ１１６等からなる直列回路を介して各スイッチング素子の電源ライン側端子に現れるノイズを冷却体４００側に流すことで、各電源ライン側端子から高電位側電源ライン５０２あるいは低電位側電源ライン５０４を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置１００に含まれるスイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタ回路３００で低減するとともに、このＬＣフィルタ回路３００を介して冷却体４００側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタ回路３００を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。
【００３４】
また、各スイッチング素子とコンデンサ１１３等を並列接続することにより、スイッチング素子周辺のインダクタ成分により発生するスイッチング動作に伴うノイズをコンデンサ１１３等を介して流すことで低減することができ、スイッチング素子の電源ライン側端子から高電位側電源ライン５０２あるいは低電位側電源ライン５０４を介して電源５００側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００３５】
また、電動機２００の接地用端子２１０が接地線６０４と抵抗４０２を介して冷却体４００に接続されている。この接地線６０４は接地面６００の接続点６０２にも接続されているが、接地面６００を介して電源５００に接続される経路のインピーダンスに比べて抵抗４０２を介して冷却体４００に接続される経路のインピーダンスの方が小さいため、電動機２００の接地用端子２１０から出力されるノイズが主に冷却体４００側に回り込むようにすることができ、電源５００側に回り込むノイズをさらに低減することができる。
【００３６】
また、インバータ装置１００内に各スイッチング素子をＭＯＳ−ＦＥＴを用いて構成することにより、安価で許容電流が大きいスイッチング素子を容易に実現することができる。
【００３７】
次に、インバータ装置１００およびＬＣフィルタ回路３００の実装の具体例について説明する。図２は、インバータ装置１００等の実装状態を示す平面図である。図３は、インバータ装置１００等の実装状態を示す側面図である。
【００３８】
インバータ装置１００に含まれる各スイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有する。そして、冷却体４００へのこのケース本体の固定と、冷却体４００へのコンデンサと抵抗とからなる直列回路の一方端の接続とは、共通のねじを用いた締め付け固定により行われる。冷却体４００は絶縁体６１０を介して接地面６００上に配置されており、冷却体４００と接地面６００との間で電気的な絶縁がなされている。
【００３９】
図４は、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１の実装の詳細を示す拡大平面図である。図５は、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１の実装の詳細を示す拡大側面図である。なお、他の上アーム素子としてのスイッチング素子１２１、１３１についても同様であり、実装についての重複した説明は省略する。
【００４０】
図４および図５に示すように、上アーム素子としてのスイッチング素子１１１は、ケース本体１１１Ａを有し、その一側面からゲート（ｇ）、ドレイン（ｄ）、ソース（ｓ）の順に各端子が突出している。これらの各端子は、冷却体４００の上面と垂直に配置されたプリント基板４１０表面の配線（図示せず）に接続されている。
【００４１】
また、ケース本体１１１Ａは、直方体形状を有しており、最も面積が広い一方の側面が冷却体４００と接するように配置されており、他方の面から貫通する取り付け穴１１１Ｂにねじ１１１Ｃを通して冷却体４００にケース１１１Ａを締め付け固定している。また、コンデンサ１１６と抵抗１１５のそれぞれはチップ部品であって、ケース本体１１１Ａの表面に密着した状態で配置されている。これらのコンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路の一方端からは環状の端子１１１Ｄが突出しており、ケース本体１１１Ａをねじ１１１Ｃを用いて締め付け固定する際に、同時にこの端子１１１Ｄも同じねじ１１１Ｃを用いて締め付け固定される。このようにして直列回路の一方端を固定することにより、直列回路の一方端と冷却体４００とを接続する際に配線長を短くすることができるとともに、別部品による固定が不要となるため配線構造の簡素化が可能となる。なお、コンデンサ１１６と抵抗１１５からなる直列回路の他方端は、スイッチング素子１１１の電源ライン側端子としてのドレイン端子に接続されている。
【００４２】
図６は、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２の実装の詳細を示す拡大平面図である。図７は、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２の実装の詳細を示す拡大側面図である。なお、他の下アーム素子としてのスイッチング素子１２２、１３２についても同様であり、実装についての重複した説明は省略する。
【００４３】
図６および図７に示すように、下アーム素子としてのスイッチング素子１１２は、ケース本体１１２Ａを有し、その一側面からゲート（ｇ）、ドレイン（ｄ）、ソース（ｓ）の順に各端子が突出している。これらの各端子は、冷却体４００の上面と垂直に配置されたプリント基板４１０表面の配線（図示せず）に接続されている。
【００４４】
また、ケース本体１１２Ａは、直方体形状を有しており、最も面積が広い一方の側面が冷却体４００と接するように配置されており、他方の面から貫通する取り付け穴１１２Ｂにねじ１１２Ｃを通して冷却体４００にケース１１２Ａを締め付け固定している。また、コンデンサ１１８と抵抗１１７のそれぞれはチップ部品であって、ケース本体１１２Ａの表面に密着した状態で配置されている。これらのコンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路の一方端からは環状の端子１１２Ｄが突出しており、ケース本体１１２Ａをねじ１１２Ｃを用いて締め付け固定する際に、同時にこの端子１１２Ｄも同じねじ１１２Ｃを用いて締め付け固定される。このようにして直列回路の一方端を固定することにより、直列回路の一方端と冷却体４００とを接続する際に配線長を短くすることができるとともに、別部品による固定が不要となるため配線構造の簡素化が可能となる。なお、コンデンサ１１８と抵抗１１７からなる直列回路の他方端は、スイッチング素子１１２の電源ライン側端子としてのソース端子に接続されている。
【００４５】
ところで、図２および図３に示すように、本実施形態のフィルタ回路３００に含まれる３つのインダクタ３１０、３１２、３１４のそれぞれは、インダクタとして機能する単体部品を追加せずに電力供給線２０２、２０４、２０６の配線の一部に磁性体コア３３０を装着することにより構成されている。これにより、部品点数の増加を防止することが可能となる。電力供給線２０２、２０４、２０６の配線を冷却体４００に重ねて配置することにより、配線部分によって発生するノイズを冷却体４００によって遮蔽することができるため、その他の部位（例えば接地面６００）を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。なお、インダクタンスを大きくするために磁性体コア３３０を追加したが、電力供給線２０２、２０４、２０６の長さを調整したり、組み合わせるコンデンサ３２０、３２２、３２４の静電容量値を調整することで、磁性体コア３３０を省略するようにしてもよい。
【００４６】
また、図２および図３に示すように、電力供給線２０２、２０４、２０６の配線の端部には、電動機２００の接続および取り外しが可能な端子台４２０が設けられ、冷却体４００の表面の一部にねじ４２２によって固定されている。また、この端子台４２０の側面に沿って、フィルタ回路３００に含まれる３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４が密着配置された状態で取り付けられている。これにより、３つのコンデンサ３２０、３２２、３２４の固定が容易となる。
【００４７】
また、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００とＬＣフィルタ回路３００の全体がモジュール化された一部品として構成されている。これにより、電動機２００とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、３つのハーフブリッジ回路１１０、１２０、１３０を備えるインバータ装置１００について説明したが、駆動対象となる電動機２００に合わせてハーフブリッジ回路の数は変更可能であり、２あるいは４以上のハーフブリッジ回路を有するインバータ装置を備える場合についても本発明を適用することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態では、各スイッチング素子としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いる場合について説明したが、ＭＯＳ−ＦＥＴ以外、例えばＩＧＢＴをスイッチング素子として用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、電力供給線２０２、２０４、２０６の配線を利用してインダクタ３１０、３１２、３１４を構成したが、ノイズの回り込み防止の観点からは、インダクタとして機能する単体部品によってインダクタ３１０等を構成するようにしてもよい。
【００５１】
また、上述した実施形態では、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００とＬＣフィルタ回路３００の全体を１つのモジュールとして形成する場合を説明したが、各スイッチング素子と冷却体４００との間に挿入されたコンデンサと抵抗からなる直列回路を含むインバータ装置１００と、ＬＣフィルタ回路３００のそれぞれを、別々にモジュール化して形成し、インバータ装置１００の出力端子と電動機２００との間に、モジュール化されたＬＣフィルタを挿入するようにしてもよい。
【００５２】
図８は、別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路の組み付け状態を示す斜視図である。また、図９は別々にモジュール化されたインバータ装置とＬＣフィルタ回路を冷却体４００に固定した状態を示す斜視図である。モジュール化されたインバータ装置１００Ｍと、モジュール化されたＬＣフィルタ回路３００Ｍは、冷却体４００上に配置されている。２つのモジュールとすることにより、電動機２００とともに組み付ける際の手間を低減することができるとともに、誤配線を防止することができる。
【００５３】
インバータ装置１００Ｍは、図２に示した一体構成から、ＬＣフィルタ回路３００を取り除いた構成を有しており、３つのハーフブリッジ回路１１０、１２０、１３０の各出力端子となる３つの端子１５０、１５２、１５４を有する。
【００５４】
ＬＣフィルタ回路３００Ｍは、インダクタ３１０、３１２、３１４の一方端（インバータ装置１００Ｍ側）が接続された３つの端子３５０、３５２、３５４と、インダクタ３１０、３１２、３１４の他方端（電動機２００側）が接続された３つの端子３６０、３６２、３６４と、コンデンサ３２０、３２２、３２４の一方端（冷却体４００側）が接続された３つの端子３７０、３７２、３７４を有している。
【００５５】
インバータ装置１００Ｍの３つの端子１５０、１５２、１５４のそれぞれと、ＬＣフィルタ回路３００Ｍの３つの端子３５０、３５２、３５４のそれぞれとがねじ等を用いて接続される。また、ＬＣフィルタ回路３００Ｍの３つの端子３７０、３７２、３７４は、ねじ３８０、３８２、３８４を用いて冷却体４００に固定されている。このようにして、冷却体４００へのＬＣフィルタ回路３００Ｍの固定と、冷却体４００へのコンデンサ３２０、３２２、３２４の接続とを、ねじ３８０、３８２、３８４を用いた締め付け固定により行っている。これにより、組み付け工程の簡略化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、直列回路を介してノイズを冷却体４００側に流すことで、インバータ装置１００内の各スイッチング素子の電源ライン側端子から電源ラインを介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。また、インバータ装置１００に含まれる各スイッチング素子をオン／オフする際に発生するノイズをＬＣフィルタ回路３００で低減するとともに、このＬＣフィルタ回路３００を介して冷却体４００側にノイズが回り込むようにすることで、ＬＣフィルタ回路３００から接地面６００を介して電源５００側に回り込むノイズを低減することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００ インバータ装置
１１０ 第１のハーフブリッジ回路
１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２ スイッチング素子
１１３、１１４、１２３、１２４、１３３、１３４ コンデンサ
１１５、１１７、１２５、１２７、１３５、１３７、４０２ 抵抗
１１６、１１８、１２６、１２８、１３６、１３８ コンデンサ
１２０ 第２のハーフブリッジ回路
１３０ 第３のハーフブリッジ回路
２００ 電動機
２０２、２０４、２０６ 電力供給線
３００ ＬＣフィルタ回路
３１０、３１２、３１４ インダクタ
３２０、３２２、３２４ コンデンサ
３３０ 磁性体コア
４００ 冷却体
４１０ プリント基板
４２０ 端子台
５００ 電源
５０２ 高電位側電源ライン
５０４ 低電位側電源ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される交流電圧によって駆動される電動機と、
前記インバータ装置と前記電動機との間に挿入されるＬＣフィルタ回路と、
電導部材によって形成され、前記複数のスイッチング素子が固定される冷却体と、
前記複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と前記冷却体との間に挿入される第１のコンデンサと第１の抵抗からなる直列回路と、
を備え、前記ＬＣフィルタ回路は、前記インバータ装置から前記電動機に動作電力を供給する電力供給線に挿入されるインダクタと、一方端が前記インダクタの一方端に接続されるとともに他方端が前記冷却体に接続される第２のコンデンサとを有することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記インバータ装置は、高電位側電源ラインに一方端が接続される上アーム素子としての前記スイッチング素子と低電位側電源ラインに一方端が接続される下アーム素子としての前記スイッチング素子とを有するハーフブリッジ回路が複数備わっていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記スイッチング素子と並列接続された第３のコンデンサをさらに備えることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記電動機は、接地用端子を有しており、
前記接地用端子と前記冷却体との間を第２の抵抗を介して接続したことを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記インダクタは、前記電力供給線の配線を用いて形成されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記インダクタは、前記配線と、前記配線の一部に装着された磁性体コアとを用いて形成されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記スイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記スイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有し、
前記冷却体への前記ケース本体の固定と、前記冷却体への前記直列回路の一方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗は、前記ケース本体に密着配置されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１０】
請求項５または６において、
前記インダクタの端部となる前記配線の端部には、前記電動機の接続および取り外しが可能な端子台が設けられており、
前記端子台を前記冷却体の表面に固定するとともに、前記端子台に沿って前記第２のコンデンサを設置することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第２のコンデンサは、前記端子台に密着配置されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記配線を前記冷却体に重ねて配置することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記インバータ装置、前記ＬＣフィルタ回路、前記直列回路は、モジュール化されて形成され、前記冷却体に固定されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記インバータ装置および前記直列回路と、前記ＬＣフィルタ回路のそれぞれは、別々にモジュール化されて形成されており、前記インバータ装置の出力端子と前記電動機との間に、モジュール化された前記ＬＣフィルタ回路が挿入されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記冷却体への前記ＬＣフィルタの固定と、前記冷却体への前記第２のコンデンサの他方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１】
電源ラインに接続された複数のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される交流電圧によって駆動される電動機と、
前記インバータ装置と前記電動機との間に挿入されるＬＣフィルタ回路と、
電導部材によって形成され、前記複数のスイッチング素子が固定される冷却体と、
前記複数のスイッチング素子の電源ライン側端子と前記冷却体との間に挿入される第１のコンデンサと第１の抵抗からなる直列回路と、
を備え、前記ＬＣフィルタ回路は、前記インバータ装置から前記電動機に動作電力を供給する電力供給線に挿入されるインダクタと、一方端が前記インダクタの一方端に接続されるとともに他方端が前記冷却体に接続される第２のコンデンサとを有することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記インバータ装置は、高電位側電源ラインに一方端が接続される上アーム素子としての前記スイッチング素子と低電位側電源ラインに一方端が接続される下アーム素子としての前記スイッチング素子とを有するハーフブリッジ回路が複数備わっていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記スイッチング素子と並列接続された第３のコンデンサをさらに備えることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記電動機は、接地用端子を有しており、
前記接地用端子と前記冷却体との間を第２の抵抗を介して接続したことを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記インダクタは、前記電力供給線の配線を用いて形成されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記インダクタは、前記配線と、前記配線の一部に装着された磁性体コアとを用いて形成されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記スイッチング素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記スイッチング素子は、樹脂成形されたケース本体を有し、
前記冷却体への前記ケース本体の固定と、前記冷却体への前記直列回路の一方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗は、前記ケース本体に密着配置されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１０】
請求項５または６において、
前記インダクタの端部となる前記配線の端部には、前記電動機の接続および取り外しが可能な端子台が設けられており、
前記端子台を前記冷却体の表面に固定するとともに、前記端子台に沿って前記第２のコンデンサを設置することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第２のコンデンサは、前記端子台に密着配置されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記配線を前記冷却体に重ねて配置することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記インバータ装置、前記ＬＣフィルタ回路、前記直列回路は、モジュール化されて形成され、前記冷却体に固定されていることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記インバータ装置および前記直列回路と、前記ＬＣフィルタ回路のそれぞれは、別々にモジュール化されて形成されており、前記インバータ装置の出力端子と前記電動機との間に、モジュール化された前記ＬＣフィルタ回路が挿入されることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記冷却体への前記ＬＣフィルタの固定と、前記冷却体への前記第２のコンデンサの他方端の接続とを、共通のねじを用いた締め付け固定により行うことを特徴とする電動機駆動システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２８１００（Ｐ２０１２−２２８１００Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４６４５（Ｐ２０１１−９４６４５）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（５０１４２９８２９）
【出願人】（０００２０１７７７）双信電機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（５０１４２９８２９）
【出願人】（０００２０１７７７）双信電機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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