功率轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置，包括：逆變器（4），該逆變器（4）由直流電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)（6）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；冷卻片（5），該冷卻片（5）對(duì)逆變器（4）進(jìn)行冷卻；第一鐵芯（8），該第一鐵芯（8）具有貫通孔，所述貫通孔使連接直流電源系統(tǒng)和逆變器（4）的正極側(cè)導(dǎo)體（21）、及使逆變器（4）接地的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體（22）穿過；接地導(dǎo)體（50），該接地導(dǎo)體（50）對(duì)第一鐵芯（8）連接至直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體（22），以將冷卻片（5）進(jìn)行接地；接地導(dǎo)體（59），該接地導(dǎo)體（59）對(duì)第一鐵芯（8）連接至直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體（22），以將電動(dòng)機(jī)磁軛（6A）經(jīng)由電容器（10）以交流方式進(jìn)行接地；以及接地導(dǎo)體（61），該接地導(dǎo)體（61）的一端對(duì)第一鐵芯（8）連接至直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體（22）或接地導(dǎo)體（50），另一端接地。
【專利說明】功率轉(zhuǎn)換裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在具有如下結(jié)構(gòu)的功率轉(zhuǎn)換裝置中抑制噪聲源電流的技術(shù)已被公開，該功率轉(zhuǎn)換裝置包括:逆變器，該逆變器由直流電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；冷卻片，該冷卻片是用于冷卻逆變器的冷卻部件；第一鐵芯，該第一鐵芯具有貫通孔，以供連接直流電源系統(tǒng)與逆變器的高壓布線及使逆變器接地的接地布線穿過；第一接地線，該第一接地線將冷卻片接地；第二接地線，該第二接地線將電動(dòng)機(jī)接地；以及第二鐵芯，該第二鐵芯具有貫通孔，所述功率轉(zhuǎn)換裝置對(duì)第一鐵芯將第一接地線連接至直流電源系統(tǒng)側(cè)的接地布線，并且進(jìn)行配置，使得逆變器、冷卻片、第一接地線、第一接地線與第二接地線所共用的接地點(diǎn)、電動(dòng)機(jī)、第二接地線、以及逆變器中循環(huán)的諧振路徑穿過第二鐵芯的貫通孔，以增大該諧振路徑的高頻阻抗(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2008 - 301555號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0004]根據(jù)上述專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)能獲得以下效果，即，不僅能夠抑制噪聲源電流，還能抑制諧波電流、諧 振電流等，但是目前，功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的開關(guān)元件的開關(guān)頻率會(huì)向高頻帶側(cè)頻移，因此，希望能夠進(jìn)一步減小上述噪聲源電流、諧波電流和諧振電流。
[0005]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠進(jìn)一步減小噪聲源電流、諧波電流和諧振電流的功率轉(zhuǎn)換裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0006]為解決上述問題，以達(dá)到目的，本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的特征在于，包括:逆變器，該逆變器由直流電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；冷卻器，該冷卻器對(duì)所述逆變器進(jìn)行冷卻；第一鐵芯，該第一鐵芯具有貫通孔，所述貫通孔使連接所述直流電源系統(tǒng)和所述逆變器的正極側(cè)導(dǎo)體、及使所述逆變器接地的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體穿過；第一接地導(dǎo)體，該第一接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體，并將所述冷卻器進(jìn)行接地；第二接地導(dǎo)體，該第二接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體，并將所述電動(dòng)機(jī)經(jīng)由電容性元件以交流方式進(jìn)行接地；以及第三接地導(dǎo)體，該第三接地導(dǎo)體的一端相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體或所述第一接地導(dǎo)體，另一端接地。
發(fā)明效果
[0007]根據(jù)本發(fā)明，能起到以下效果:即，能夠進(jìn)一步減小噪聲源電流、諧波電流和諧振電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是表示包括本實(shí)施方式所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第一噪聲路徑的圖。
圖3是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第二噪聲路徑的圖。
圖4是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第三噪聲路徑的圖。
圖5是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第四噪聲路徑的圖。
圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的第一鐵芯和第二鐵芯的一個(gè)例子即環(huán)狀鐵氧體鐵芯的外觀形狀的立體圖。
圖7是表示適合于本實(shí)施方式所涉及的第一鐵芯和第二鐵芯的阻抗特性的一個(gè)示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明并不局限于以下示出的實(shí)施方式。
[0010]〈實(shí)施方式〉
圖1是表示包括本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置的電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成為包括導(dǎo)電弓1、電抗器2、功率轉(zhuǎn)換部30和電動(dòng)機(jī)6。功率轉(zhuǎn)換部30構(gòu)成為包括:將經(jīng)由導(dǎo)電弓I和電抗器2而從直流電源系統(tǒng)接受到的直流電儲(chǔ)存起來的濾波電容器3 ;將濾波電容器3的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓來驅(qū)動(dòng)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)6的逆變器4 ;設(shè)置在逆變器4的輸入側(cè)的作為阻抗要素的第一鐵芯8 ;設(shè)置在逆變器4的輸出側(cè)的作為阻抗要素的第二鐵芯9 ;對(duì)構(gòu)成逆變器4的半導(dǎo)體元件4A進(jìn)行冷卻的作為冷卻器的冷卻片5 ；以及用于將逆變器4的輸入側(cè)接地電位與電動(dòng)機(jī)6的接地電位以交流方式進(jìn)行連接的作為電容性元件的電容器10。
[0011]接下來，對(duì)功率轉(zhuǎn)換部30與外部結(jié)構(gòu)要素之間的連接結(jié)構(gòu)、以及功率轉(zhuǎn)換部30的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0012]首先，在功率轉(zhuǎn)換部30的輸入側(cè)(直流電源系統(tǒng)側(cè))，設(shè)有連接電抗器2和逆變器4的正極側(cè)導(dǎo)體21、以及將逆變器4與接地點(diǎn)7相連接來進(jìn)行接地的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22這2根布線。這些正極側(cè)導(dǎo)體21和負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22設(shè)置成穿過第一鐵芯8的貫通孔而與逆變器4相連接。
[0013]另一方面，在功率轉(zhuǎn)換部30的輸出側(cè)(電動(dòng)機(jī)6側(cè))，設(shè)有連接逆變器4和作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)6的負(fù)載導(dǎo)體23 (23a、23b、23c)。這些負(fù)載導(dǎo)體23設(shè)置成穿過第二鐵芯9的貫通孔而與電動(dòng)機(jī)6相連接。在電動(dòng)機(jī)6的周邊部，設(shè)有用于將電動(dòng)機(jī)6作為設(shè)備進(jìn)行接地的接地點(diǎn)41，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)6的一部分結(jié)構(gòu)體即電動(dòng)機(jī)磁軛6A與接地點(diǎn)41進(jìn)行電連接。
[0014]向里看功率轉(zhuǎn)換部30的內(nèi)部時(shí)，第一接地導(dǎo)體(接地線或母線等導(dǎo)體)即接地導(dǎo)體50將冷卻片5連接至相對(duì)第一鐵芯8位于直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22上的任意一點(diǎn)即連接點(diǎn)27。即，冷卻片5通過接地導(dǎo)體50和負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22而與接地點(diǎn)7同電位(等電位)地進(jìn)行接地。第二接地導(dǎo)體即接地導(dǎo)體59將接地至接地點(diǎn)41的電動(dòng)機(jī)磁軛6A經(jīng)由電容器10連接至相對(duì)第一鐵芯8位于直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22上的連接點(diǎn)28。第三接地導(dǎo)體即接地導(dǎo)體61經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換部30的殼體30A的任意連接點(diǎn)30B而連接在接地導(dǎo)體50上的任意一點(diǎn)即連接點(diǎn)29與接地點(diǎn)40之間。連接點(diǎn)27、28只要相比功率轉(zhuǎn)換部30內(nèi)的鐵芯8而更靠近直流電源系統(tǒng)側(cè)，則可以連接至任意部位(殼體30A之外亦可)。
[0015]圖1中，示出了將接地導(dǎo)體61連接至接地導(dǎo)體50的任意一點(diǎn)即連接點(diǎn)29的例子，但也可以連接至接地導(dǎo)體50的一側(cè)端部或者位于其附近的冷卻片5，還可以連接至接地導(dǎo)體50的另一側(cè)端部即連接點(diǎn)27或其附近。S卩，冷卻片5、或相對(duì)第一鐵芯8位于直流電源系統(tǒng)側(cè)的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22上的任意一點(diǎn)通過接地導(dǎo)體61而與接地點(diǎn)40同電位(等電位)地進(jìn)行接地。
[0016]冷卻片5也可以直接連接在功率轉(zhuǎn)換部30的殼體30A上。從而，無需將冷卻片5與功率轉(zhuǎn)換部30的殼體進(jìn)行絕緣，能夠簡(jiǎn)化制造工藝。
[0017]另外，圖1中，示出了將接地導(dǎo)體61連接至殼體30A的任意連接點(diǎn)30B，并將該連接點(diǎn)30B與接地點(diǎn)40相連接的例子，但殼體30A的接地點(diǎn)不一定要是連接點(diǎn)30B，殼體30A也可以在連接點(diǎn)30B以外的部位進(jìn)行接地。在這種情況下，通過將接地導(dǎo)體61與殼體30A相連接，可以實(shí)現(xiàn)電接地。
[0018]接下來，參照?qǐng)D2?圖5，對(duì)采用圖1所示結(jié)構(gòu)的本實(shí)施方式所涉及的功率轉(zhuǎn)換裝置所固有的噪聲電流的降低效果進(jìn)行說明。
[0019]圖2是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第一噪聲路徑的圖。更詳細(xì)而言，圖2(a)是在圖1的結(jié)構(gòu)圖上示出第一噪聲路徑的圖，圖2(b)是表示電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中噪聲路徑的等效電路的圖。
[0020]這里首先說明圖2(b)的等效電路。圖2(b)中，A點(diǎn)表示連接點(diǎn)28(或連接點(diǎn)27)，B點(diǎn)表示逆變器4的輸出端，C點(diǎn)表示冷卻片5 (或連接點(diǎn)29)，D點(diǎn)表示殼體30A的連接點(diǎn)30B, E點(diǎn)表不電動(dòng)機(jī)磁軛6A。在A點(diǎn)與B點(diǎn)之間，設(shè)置了用來模擬第一鐵芯8的阻抗的電路部71、用來模擬位于連接點(diǎn)28右側(cè)(逆變器4側(cè))的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22的阻抗的電路部72、以及作為共模噪聲的產(chǎn)生源的噪聲源73。以下同樣地在B點(diǎn)與C點(diǎn)之間設(shè)置冷卻片5所具有的寄生電容即冷卻片寄生電容86，在A點(diǎn)與C點(diǎn)之間設(shè)置用來模擬接地導(dǎo)體50的阻抗的電路部74，在C點(diǎn)與D點(diǎn)之間設(shè)置用來模擬接地導(dǎo)體61的阻抗的電路部76，在D點(diǎn)與E點(diǎn)之間設(shè)置用來模擬車體阻抗的電路部77，在A點(diǎn)與E點(diǎn)之間設(shè)置用來模擬接地導(dǎo)體59中箱內(nèi)布線的阻抗的電腦80、電容器10的電容值即電容79、以及用來模擬接地導(dǎo)體59中車外纜線的阻抗的電路部78，在B點(diǎn)與E點(diǎn)之間設(shè)置用來模擬負(fù)載導(dǎo)體23中箱內(nèi)導(dǎo)體的阻抗的電路部81、用來模擬第二鐵芯9的阻抗的電路部82、用來模擬負(fù)載導(dǎo)體23中車外纜線的阻抗的電路部83、用來模擬電動(dòng)機(jī)6的電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗的電路部84、以及電動(dòng)機(jī)6所具有的寄生電容即電動(dòng)機(jī)寄生電容85。
[0021]如上所述，電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的等效電路可以由圖2(b)所示的等效電路來表示，電車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生的噪聲路徑存在多個(gè)。圖2 (a)、(b)示出了多個(gè)會(huì)存在的噪聲路徑之一的第一噪聲路徑。如圖2(a)中的粗虛線所示，該第一噪聲路徑以逆變器4為起點(diǎn)和終點(diǎn)，經(jīng)由逆變器4—冷卻片5—第一鐵芯8—逆變器4的路徑。該第一噪聲路徑如圖2(b)所示，路徑內(nèi)包含電阻分量、電感分量和電容分量，因此形成諧振電路，有可能在特定的頻率下阻抗變低，噪聲電流變大。另一方面，在該第一噪聲路徑中，路徑內(nèi)包含阻抗比其它阻抗要素要大的第一鐵芯8，因此，能夠降低諧振頻率，從而能夠抑制高頻帶中阻抗降低。其結(jié)果是，即使是在功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的開關(guān)元件的開關(guān)頻率向高頻帶頻移而導(dǎo)致高頻帶的噪聲源電流、諧波電流和諧振電流進(jìn)一步增加的情況下，也能夠抑制這些電流增加。
[0022]圖3是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第二噪聲路徑的圖，與圖2—樣，在結(jié)構(gòu)圖和等效電路圖上示出了這一路徑。
[0023]如圖3(a)中的粗虛線所示，第二噪聲路徑以逆變器4為起點(diǎn)和終點(diǎn)，經(jīng)由逆變器4 —冷卻片5 —接地點(diǎn)40 —接地點(diǎn)41 —電動(dòng)機(jī)磁軛6A —電容器10 —第一鐵芯8 —逆變器4的路徑。該第二噪聲路徑如圖3(b)所示，路徑內(nèi)也包含電阻分量、電感分量和電容分量，因此形成諧振電路，有可能在特定的頻率下阻抗變低，噪聲電流變大。然而，在該第二噪聲路徑中，路徑內(nèi)包含阻抗比其它阻抗要素要大的第一鐵芯8，因此，能夠降低諧振頻率，從而能夠抑制高頻帶中阻抗降低。其結(jié)果是，即使是在功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的開關(guān)元件的開關(guān)頻率向高頻帶頻移而導(dǎo)致高頻帶的噪聲源電流、諧波電流和諧振電流進(jìn)一步增加的情況下，也能夠抑制這些電流增加。雖然圖3所示的第二噪聲路徑是連接了接地導(dǎo)體61的新噪聲路徑，但是如前所述，由于第二噪聲路徑中存在第一鐵芯8，且圖2所示的第一噪聲路徑變成了低阻抗，因此第二噪聲路徑幾乎不會(huì)造成不良影響。
[0024]圖4是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第三噪聲路徑的圖，與圖2和圖3—樣，在結(jié)構(gòu)圖和等效電路圖上示出了這一路徑。
[0025]如圖4(a)中的粗虛線所示，第三噪聲路徑以逆變器4為起點(diǎn)和終點(diǎn)，經(jīng)由逆變器
4—第二鐵芯9 —電動(dòng)機(jī)6 —電動(dòng)機(jī)磁軛6A —電容器10 —第一鐵芯8 —逆變器4的路徑。該第三噪聲路徑如圖4(b)所示，路徑內(nèi)也包含電阻分量、電感分量和電容分量，因此形成諧振電路，有可能在特定的頻率下阻抗變低，噪聲電流變大。然而，在該第三噪聲路徑中，路徑內(nèi)包含阻抗比其它阻抗要素要大的第一鐵芯8和第二鐵芯9，因此，能夠降低諧振頻率，從而能夠抑制高頻帶中阻抗降低。其結(jié)果是，即使是在功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的開關(guān)元件的開關(guān)頻率向高頻帶頻移而導(dǎo)致高頻帶的噪聲源電流、諧波電流和諧振電流進(jìn)一步增加的情況下，也能夠抑制這些電流增加。在該第三噪聲路徑中，除了第一鐵芯8之外，還串聯(lián)了第二鐵芯9的阻抗，因此，能夠增大抑制高頻帶中阻抗降低的效果。
[0026]圖5是說明本實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置會(huì)產(chǎn)生的第四噪聲路徑的圖，與圖2?圖
4一樣，在結(jié)構(gòu)圖和等效電路圖上示出了這一路徑。
[0027]如圖5(a)中的粗虛線所示，第四噪聲路徑以逆變器4為起點(diǎn)和終點(diǎn)，經(jīng)由逆變器
4—第二鐵芯9 —電動(dòng)機(jī)6 —電動(dòng)機(jī)磁軛6A —接地點(diǎn)41 —接地點(diǎn)40 —第一鐵芯8 —逆變器4這一路徑。該第四噪聲路徑如圖4(b)所示，路徑內(nèi)也包含電阻分量、電感分量和電容分量，因此形成諧振電路，有可能在特定的頻率下阻抗變低，噪聲電流變大。然而，該第四噪聲路徑與第三噪聲路徑一樣，路徑內(nèi)也包含阻抗比其它阻抗要素要大的第一鐵芯8和第二鐵芯9這兩個(gè)鐵芯，因此，能夠降低諧振頻率，從而能夠抑制高頻帶中阻抗降低。其結(jié)果是，即使是在功率轉(zhuǎn)換裝置所具備的開關(guān)元件的開關(guān)頻率向高頻帶頻移而導(dǎo)致高頻帶的噪聲源電流、諧波電流和諧振電流進(jìn)一步增加的情況下，也能夠抑制這些電流增加。該第四噪聲路徑也與第三噪聲路徑一樣，除了第一鐵芯8之外，還串聯(lián)了第二鐵芯9的阻抗，因此，能夠增大抑制高頻帶中阻抗降低的效果。[0028]第四噪聲路徑是在接地導(dǎo)體50上的連接點(diǎn)29與接地點(diǎn)40之間連接了接地導(dǎo)體61而形成的路徑，與第三噪聲路徑為并聯(lián)關(guān)系，因此，擔(dān)心阻抗會(huì)降低。然而，如上所述，在第三和第四路徑中都配置有第一鐵芯8和第二鐵芯9這兩個(gè)鐵芯，另一方面，電動(dòng)機(jī)寄生電容在低頻帶中會(huì)產(chǎn)生較大的阻抗，因此無須擔(dān)心阻抗會(huì)降低。
[0029]另外，由于第三噪聲路徑相對(duì)于其它噪聲路徑較長(zhǎng)，因此，擔(dān)心與路徑所構(gòu)成的環(huán)路的面積成正比地進(jìn)行輻射的噪聲量也會(huì)相對(duì)地增大。然而，通過在接地導(dǎo)體50上的連接點(diǎn)29與接地點(diǎn)40之間連接接地導(dǎo)體61，從而，相對(duì)于電動(dòng)機(jī)磁軛6A的E點(diǎn)，冷卻片5的C點(diǎn)電位能夠更加穩(wěn)定，因此，能夠減小第三噪聲路徑中流過的電流。因此，第三噪聲路徑所輻射的噪聲量也能夠降低，能消除上述擔(dān)心。另外，無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣一定要確保冷卻片5與殼體A絕緣，從而還能夠簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0030]接下來，對(duì)第一鐵芯8和第二鐵芯9所具有的阻抗進(jìn)行說明。圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的第一鐵芯8和第二鐵芯9的一個(gè)例子即環(huán)狀鐵氧體鐵芯的外觀形狀的立體圖。該環(huán)狀鐵氧體鐵芯90中，如圖所示，設(shè)有貫通孔92。將環(huán)狀鐵氧體鐵芯90用作為第一鐵芯8時(shí)，在貫通孔92中使正極側(cè)導(dǎo)體21和負(fù)極側(cè)導(dǎo)體22插通。在將環(huán)狀鐵氧體鐵芯90用作為第二鐵芯9時(shí)，在貫通孔92中使負(fù)載導(dǎo)體23 (23a、23b、23c)插通。
[0031]已知環(huán)狀鐵氧體鐵芯90的阻抗具有下述公式(I)和下述公式(2)所示的關(guān)系。
[0032]I Z I (A e / L e )......(I)
Ae / Le = (H / 2 π ).LN(R1 / R 2)......(2)
[0033]這里，上述公式(I)、(2)中所包含的各個(gè)符號(hào)的含義如下。
I Z 1:阻抗的絕對(duì)值；Ae:有效截面積；Le:有效磁路長(zhǎng)度；H:厚度；R1 ;外徑；R2:內(nèi)徑。
[0034]由上述公式(I)、(2)可知，為了增大環(huán)狀鐵氧體鐵芯90的阻抗，增大有效截面積Ae與有效磁路長(zhǎng)度Le之比(有效截面積Ae相對(duì)于有效磁路長(zhǎng)度Le的比例)是有效的。具體而言，只要減小內(nèi)徑R2，增大厚度H，增大外徑Rl即可。
[0035]而作為逆變器所具備的開關(guān)元件，通常使用以硅(Si )為素材的半導(dǎo)體晶體管元件(以下稱為(Si元件))。
[0036]另一方面，近年來，為取代上述Si元件，以碳化硅(SiC)為素材的半導(dǎo)體開關(guān)元件(以下稱為(SiC元件))正倍受矚目。
[0037]這里，SiC元件能夠進(jìn)行高速的開關(guān)動(dòng)作是因?yàn)镾iC能在高溫下使用，其耐熱性也高，因此，能夠使搭載有SiC元件的模塊的容許動(dòng)作溫度向高溫側(cè)提升，即使增大載流子頻率來增加開關(guān)速度，也能夠抑制冷卻器變大。
[0038]然而，利用SiC元件會(huì)導(dǎo)致逆變器的輸出電壓的高頻分量增加，而該高頻分量所引起的高頻電流會(huì)成為噪聲源，從而有可能引起信號(hào)機(jī)等的誤動(dòng)作。這里，利用SiC元件會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的高頻分量增加的理由主要在于以下2點(diǎn)。
[0039](I)SiC是寬帶隙半導(dǎo)體，因此能夠采用單極性設(shè)備的結(jié)構(gòu)，其儲(chǔ)存載流子大致為零。因而，雖然能夠降低開關(guān)時(shí)的損耗，但dv/dt及di/dt增加，從而導(dǎo)致噪聲增加。
(2)利用SiC元件能夠降低每一次開關(guān)的損耗，因此，為提高控制性和降低電動(dòng)機(jī)損耗，可以增加開關(guān)頻率。其結(jié)果是，每一秒的開關(guān)次數(shù)增力口，因此噪聲也增加。
[0040]如上所述，當(dāng)使用SiC元件來作為逆變器所具備的開關(guān)元件時(shí)，逆變器的輸出電壓的高頻分量所引起的高頻電流會(huì)成為噪聲源，從而有可能引起車上信號(hào)設(shè)備、地面信號(hào)設(shè)備等的誤動(dòng)作。
[0041]因此，對(duì)在使用上述SiC元件的情況下也合適的第一鐵芯8和第二鐵芯9的阻抗特性進(jìn)行說明。圖7是表示適合于本實(shí)施方式所涉及的第一鐵芯8和第二鐵芯9的阻抗特性的一個(gè)示例的圖。圖7中，實(shí)線部的波形是與阻抗大小(絕對(duì)值)相關(guān)的頻率特性，虛線部的波形是與阻抗的相位相關(guān)的頻率特性。
[0042]第一鐵芯8和第二鐵芯9的作用是為了增大上述第一~第四噪聲路徑的阻抗，從而降低這些路徑的噪聲電流。若對(duì)圖7所示的阻抗特性進(jìn)行觀察，則顯示出如下特性:SP，阻抗的絕對(duì)值隨著頻率的增大而增大，阻抗的相位則隨著頻率的增大而逐漸接近O (deg)。即，圖7所示的特性顯示出如下特性:即，隨著頻率的增大，由感應(yīng)(電感)分量逐漸變?yōu)殡娮璺至?，并且阻抗的絕對(duì)值逐漸變大。阻抗的主分量越接近電阻，衰減效果就越大，并且，阻抗的絕對(duì)值越大，噪聲電流就越小。因此，可以說具有圖7所示特性的鐵氧體鐵芯是適合用作為本實(shí)施方式所涉及的第一鐵芯8和第二鐵芯9的阻抗要素。
[0043]當(dāng)?shù)谝昏F芯8和第二鐵芯9使用的是例如圖6所不的鐵氧體鐵芯時(shí)，從圖6的說明可知，為了增大阻抗，其容積也變大。另一方面，在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的情況下，如圖1等所示，采用將第一鐵芯8和第二鐵芯9進(jìn)行內(nèi)置的結(jié)構(gòu)，因此，在限重等情況下，第一鐵芯8與第二鐵芯9之間需要在性能、重量或容積上進(jìn)行權(quán)衡。
[0044]這里，考慮到第一鐵芯8和第二鐵芯9的作用，使所述第一~第四噪聲路徑全部通過第一鐵芯8，而第二鐵芯9中僅通過第三和第四噪聲路徑。從而，從降低整體噪聲電流的方面考慮，使第一鐵芯8的阻抗大于第二鐵芯9的阻抗是有效的。如上述示例所述，對(duì)于鐵氧體鐵芯的阻抗來說，容積越大則阻抗越大。因此，在使用相同素材的情況下，使第一鐵芯8的重量或容積大于第二鐵芯9的重量或容積是有效的。
[0045]本實(shí)施方式中公開了使用第一鐵芯8和第二鐵芯9兩個(gè)鐵芯的結(jié)構(gòu)，但由于上述第三和第四噪聲路徑中流過的 電流會(huì)根據(jù)電動(dòng)機(jī)寄生電容的大小而減小，因此，在這種情況下，也可以省略第二鐵芯9。
[0046]另外，在本實(shí)施方式中，使用例如圖6所示的鐵氧體鐵芯(磁芯)來作為用于降低噪聲源電流、諧波電流和諧振電流的要素，但也可以使用例如電抗器、共模扼流圈等元素即具有電感分量的阻抗元素來代替磁芯。重要的是只要能將噪聲源電流、諧波電流和諧振電流流過時(shí)的諧振頻率頻移至不會(huì)給例如車上信號(hào)設(shè)備、地面信號(hào)設(shè)備等帶來影響的頻帶，則使用哪種阻抗元素都可以。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0047]如上所述，本發(fā)明適用于能夠進(jìn)一步降低噪聲源電流、諧波電流和諧振電流的功率轉(zhuǎn)換裝置。
標(biāo)號(hào)說明
[0048]I導(dǎo)電弓 2電抗器
3濾波電容器 4逆變器 4A半導(dǎo)體元件5冷卻片6電動(dòng)機(jī)6A電動(dòng)機(jī)磁軛7、40、41接地點(diǎn)8第一鐵芯9第二鐵芯10電容器21正極側(cè)導(dǎo)體22負(fù)極側(cè)導(dǎo)體23負(fù)載導(dǎo)體27、28、29、30B 連接點(diǎn)30功率轉(zhuǎn)換部30A殼體
50接地導(dǎo)體(第一接地導(dǎo)體)
59接地導(dǎo)體(第二接地導(dǎo)體)
61接地導(dǎo)體(第三接地導(dǎo)體)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括: 逆變器，該逆變器由直流電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 冷卻器，該冷卻器對(duì)所述逆變器進(jìn)行冷卻； 第一鐵芯，該第一鐵芯具有貫通孔，所述貫通孔使連接所述直流電源系統(tǒng)和所述逆變器的正極側(cè)導(dǎo)體、及使所述逆變器接地的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體穿過； 第一接地導(dǎo)體，該第一接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體，并將所述冷卻器進(jìn)行接地； 第二接地導(dǎo)體，該第二接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體，并將所述電動(dòng)機(jī)經(jīng)由電容性元件以交流方式進(jìn)行接地；以及 第三接地導(dǎo)體，該第三接地導(dǎo)體的一端相對(duì)于所述第一鐵芯連接至所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體或所述第一接地導(dǎo)體，另一端接地。
2.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一鐵芯進(jìn)行配置，使得在將所述逆變器作為噪聲源時(shí)，穿過所述冷卻器、所述第一接地導(dǎo)體和所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體而流入或流出該逆變器的電流路徑貫穿所述第一鐵芯。
3.如權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一鐵芯進(jìn)行配置，使得在將所述逆變器作為噪聲源時(shí)，穿過所述冷卻器、所述第三接地導(dǎo)體、所述電動(dòng)機(jī)、所述電容性元件、所述第二接地導(dǎo)體和所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體而流入或流出該逆變器的電流路徑貫穿所述第一鐵芯。
4.如權(quán)利要求1所·述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述功率轉(zhuǎn)換裝置包括第二鐵芯，該第二鐵芯具有貫通孔，所述貫通孔使連接所述逆變器和所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)載導(dǎo)體穿過。
5.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一鐵芯和第二鐵芯進(jìn)行配置，使得在將所述逆變器作為噪聲源時(shí)，穿過所述負(fù)載導(dǎo)體、所述電動(dòng)機(jī)、所述電容性元件、所述第二接地導(dǎo)體和所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體而流入或流出該逆變器的電流路徑貫穿所述第一鐵芯和所述第二鐵芯。
6.如權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 對(duì)所述第一鐵芯和所述第二鐵芯進(jìn)行配置，使得在將所述逆變器作為噪聲源時(shí)，穿過所述負(fù)載導(dǎo)體、所述電動(dòng)機(jī)、所述第三接地導(dǎo)體和所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體而流入或流出該逆變器的電流路徑貫穿所述第一鐵芯和所述第二鐵芯。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述第一鐵芯的阻抗大于所述第二鐵芯的阻抗。
8.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 將用于收納所述逆變器的殼體進(jìn)行接地，所述第三接地導(dǎo)體與該進(jìn)行接地的殼體相連接。
9.一種功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包括: 逆變器，該逆變器配置在殼體內(nèi)，由直流電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，對(duì)作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)； 冷卻器，該冷卻器對(duì)所述逆變器進(jìn)行冷卻； 第一鐵芯，該第一鐵芯具有貫通孔，所述貫通孔使連接所述直流電源系統(tǒng)和所述逆變器的正極側(cè)導(dǎo)體、及使所述逆變器接地的負(fù)極側(cè)導(dǎo)體穿過； 第一接地導(dǎo)體，該第一接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯連接所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體和所述冷卻器；以及 第二接地導(dǎo)體，該第二接地導(dǎo)體相對(duì)于所述第一鐵芯將所述直流電源系統(tǒng)側(cè)的所述負(fù)極側(cè)導(dǎo)體經(jīng)由電容性元件與所述電動(dòng)機(jī)相連接， 將所述冷卻器進(jìn)行接地。
10.如權(quán)利要求9所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 將所述殼體進(jìn)行接地，所述冷卻器與所述殼體相連接。
11.如權(quán)利要求1至6、9、10的任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 所述逆變器所具備的開關(guān)元件由寬帶`隙半導(dǎo)體形成。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK103828215SQ201180073815
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】橫堤良, 村端章浩, 地道拓志, 東圣, 白木康博 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社