JP5516999B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも第１基板，トランス，フィルタ機構をケース内に収容する電源装置に関する。

従来では、小型化とコスト削減が図れるＥＭＩ低減構造のスイッチング電源に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。このスイッチング電源は、力率改善回路（１４）を構成するギャップ付きチョークコイル（１５）を少なくともフィルタ回路（３）のチョークコイル（４，５）とトランス（２０）に対してヒートシンク（２７）により電磁シールドするとともに、ヒートシンク（２７）をトランス（２０）の一次側回路の安定電位となるラインに接続する構成である。すなわち、フィルタ回路（３）を収めたケース内のトランス（２０）から漏れる電磁波ノイズ（磁束）を、ヒートシンク（２７）によってフィルタ回路（３）に対して遮蔽する。よって、チョークコイル（１５）はチョークコイル（４，５）やトランス（２０）の漏れ磁束の影響を受けない。

特開２００３−１２５５８４号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、フィルタ回路（３）のチョークコイル（４，５）や二次側回路のチョークコイル（２４）については何らシールドされていない。そのため、トランス（２０）や制御回路用トランス（４４）等からの漏れ磁束による影響を受ける。同文献の図２に示すチョークコイル（４，５）は、ヒートシンク（２７）などで遮蔽されてなく、しかも制御回路用トランス（４４）との間には電解コンデンサ（１８）しか配置されていない。そのためチョークコイル（４，５）は、トランス（２０）や制御回路用トランス（４４）からの漏れ磁束による影響を受け易い。また同文献の図３に示すチョークコイル（２４）は、トランス（２０）にほぼ隣接して配置されているため、トランス（２０）からの漏れ磁束による影響を大きく受け易い。

上述したフィルタ回路（３）のチョークコイル（４，５）や二次側回路のチョークコイル（２４）について、トランス（２０）や制御回路用トランス（４４）等からの漏れ磁束による影響を受けなくするには、各チョークコイルをヒートシンク（２７）で遮蔽する構成が考えられる。この構成では、各チョークコイルに対して個別にヒートシンクを必要とするので、コスト高になるという問題点がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、従来よりもコストを抑えながらも、トランスからの漏れ磁束による影響を従来よりも低減して外部装置に電力を供給することができる電源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、少なくとも半導体素子を配置する第１基板と、トランスと、交流成分を低減するフィルタ機構と、前記第１基板，前記トランス，前記フィルタ機構を収容するケースと、を有する電源装置において、前記フィルタ機構は、交流成分を低減するフィルタ部と、出力電力を安定させる出力安定部とを有し、近接して配置される前記トランスと前記フィルタ機構との間に備えられ、前記トランスの漏れ磁束を遮蔽する第１遮蔽部と、前記フィルタ部と前記出力安定部との間に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第２遮蔽部と、外部装置に電力を出力する出力端子とを有し、前記トランスと前記出力端子との間には前記第１遮蔽部および前記フィルタ機構を介在させることを特徴とする。

この構成によれば、トランスとフィルタ機構とを仕切るように第１遮蔽部を介在させるので、フィルタ機構はトランスからの漏れ磁束による影響が低減される。第１遮蔽部は磁束を遮蔽可能な任意の構造や材質等でよいので、従来技術のように高価なヒートシンクを用いなくても済む。よって、従来よりもコストを抑えながらも、トランスからの漏れ磁束による影響を従来よりも低減（遮断を含む）して外部装置に電力を供給することができる。第２遮蔽部は、フィルタ部に含まれるコイルやインダクタからの漏れ磁束による影響が出力安定部に及ぶのを低減することができる。

なお「第１遮蔽部」は、トランスからの漏れ磁束による影響を低減できる電磁シールドであれば形状，厚み，材料（素材）等は任意である。例えば、金属板（板金を含む），金属メッシュ等が該当する。この第１遮蔽部は、ケースの一部として形成してもよく、ケースと一体化してもよく、ケースとは別体に形成した部材をケースに固定や設置等してもよい。「フィルタ機構」は、交流成分を低減するフィルタ部を含むように構成されていれば、回路の如何を問わない。「トランスからの漏れ磁束による影響」は、例えば出力電力（すなわち出力電圧や出力電流）にノイズが重畳する等のように、出力電力の供給を受ける外部装置にとって望ましくない状態を含む。ノイズは、上述したトランスの漏れ磁束には限定されない。例えば、半導体素子のスイッチングによる放射ノイズや、インパルスノイズ等のような外来ノイズなども該当する。「外部装置」は電力を必要とするものであれば任意である。例えば、制御装置（ＥＣＵやコンピュータ等）、回転電機（電動機，発電機，電動発電機等）、系統（電力系統を含む）などが該当する。「フィルタ部」には、コイルまたはインダクタを含み、交流成分を低減する任意の回路を適用できる。例えば、パッシブフィルタ（例えばＬＣ回路やＲＬＣ回路等）でもよく、オペアンプ等の能動素子を含むアクティブフィルタでもよい。「出力安定部」には、コンデンサまたはキャパシタを含み、出力電力を安定させる任意の回路を適用できる。

請求項２に記載の発明は、前記第１遮蔽部は、前記トランスと前記フィルタ機構とを電気的に接続する接続部材を通すスリットまたは穴を有し、前記スリットまたは前記穴は、前記ケースの端部に近い位置に配置することを特徴とする。この構成によれば、接続部材を通すためのスリットや穴は、ケースの端部に近い位置に配置されるので、トランスからの漏れ磁束が漏洩するのを大幅に低減できる。なお「接続部材」には、例えばケーブルやコード等を用いるが、トランスからの漏れ磁束を含むノイズによる影響を低減するためにシールド線を用いるのが望ましい。

請求項３記載の発明は、前記出力端子は、前記フィルタ部から前記出力安定部に流れる電流の経路と、前記出力安定部から前記出力端子に流れる電流の経路とが交差するように配置されることを特徴とする。この構成によれば、磁束の直進性や回折を考慮して出力端子の位置を設定するので、トランスからの漏れ磁束が直接的に出力安定部に及ぶのを低減することができる。

請求項４に記載の発明は、前記ケースは、一面を開口させた箱状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を覆うケース蓋とを有し、前記フィルタ機構の前記ケース蓋側に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第３遮蔽部を有することを特徴とする。この構成によれば、第１遮蔽部を乗り越える漏れ磁束による影響を第３遮蔽部で低減して外部装置に電力を供給することができる。

請求項５に記載の発明は、前記第３遮蔽部には、少なくとも一層がグラウンドに接続される第２基板を用いることを特徴とする。この構成によれば、複数層からなる第２基板は、少なくとも一層がグラウンドに接続されるので、フィルタ部の機能と第３遮蔽部の機能を兼ねることができる。フィルタ部と第３遮蔽部とを第２基板で実現できるので、装置全体のコストを低減することができる。なお「グラウンド」は電源装置の共通電位であり、必ずしも０[Ｖ]とは限らない。

請求項６に記載の発明は、前記出力端子はバスバーを含み、前記バスバーの前記ケース蓋側に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第４遮蔽部を有することを特徴とする。この構成によれば、第１遮蔽部を乗り越える漏れ磁束による影響を第４遮蔽部で低減して外部装置に電力を供給することができる。なお「出力端子はバスバーを含み」には、出力端子がバスバー自体で構成される場合と、端子とバスバーとで構成される場合とを含む。

請求項７に記載の発明は、前記第４遮蔽部には、少なくとも一層がグラウンドに接続される第３基板を用いることを特徴とする。この構成によれば、複数層からなる第３基板は、少なくとも一層がグラウンドに接続されるので、フィルタ部の機能と第４遮蔽部の機能を兼ねることができる。フィルタ部と第４遮蔽部とを第３基板で実現できるので、装置全体のコストを低減することができる。

電源装置の第１構成例を模式的に示す分解斜視図である。 電源装置の第１構成例を模式的に示す平面図と側面図である。 ケース内に収容部品等を収容した例を模式的に示す平面図である。 スリットや穴の構成例を示す側面図である。 図３に示すＶ−Ｖ線矢視の断面図である。 電源装置の回路構成例を模式的に示す回路図である。 電源装置の第２構成例を模式的に示す側面図である。 トランスの第２構成例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。連続符号は記号「〜」を用いて表記する。例えば「接続線Ｊ１〜Ｊ８」は、「接続線Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６，Ｊ７，Ｊ８」を意味する。「ノイズ」には、トランス１３（１８）の漏れ磁束に由来するノイズに限らず、半導体素子やコイル等のノイズや外来ノイズを含む。

まず、電源装置の構成例について図１と図２を参照しながら説明する。図１には電源装置の構成例を模式的に分解斜視図で示す。ただし、スペースの都合上、整流部の図示を省略している。図２には電源装置の構成例を示す。具体的には、平面図を図２（Ａ）に示し、図２（Ａ）に示す矢印Ｄ１方向から見た側面図を図２（Ｂ）に示す。

図１と図２に示す電源装置１０は、いわゆる「ＤＣ−ＤＣコンバータ」であって、電力源（例えばバッテリや燃料電池等）から供給される直流電圧を目的の電圧に変換して出力する機能を担う。この電源装置１０は、大別してケース１１、第１基板１２、トランス１３、図示しない整流部１４、フィルタ部１５、出力安定部１６、冷却部１７などを有する。なお、フィルタ部１５および出力安定部１６は「フィルタ機構」に相当する。

ケース１１は、ケース蓋１１ａとケース本体１１ｂとで構成される。ケース本体１１ｂは、一面を開口させた箱状筐体である。図１の例では簡単のために直方体状の形成例を示すが、第１基板１２やトランス１３などを収容可能であれば、形成する形状は任意である。ケース蓋１１ａは、ケース本体１１ｂの開口部を覆う蓋である。本形態のケース１１は金属で形成するが、全体の一部または全部について使用環境条件（例えば温度，電磁シールド，剛性等）を満たす他の材料（例えば樹脂等）で形成してもよい。

ケース本体１１ｂは、複数の遮蔽部を有し、複数の収容部が形成されている。図１の構成例では第１遮蔽部１１ｃと第２遮蔽部１１ｄとを有し、これらの遮蔽部によって収容部ＳＰ１〜ＳＰ３が区画される。第１遮蔽部１１ｃは、整流部１４とフィルタ機構（すなわちフィルタ部１５および出力安定部１６）との間に介在して配置される。第２遮蔽部１１ｄは、フィルタ部１５と出力安定部１６との間に介在して配置される。本形態の構成例では、第１遮蔽部１１ｃおよび第２遮蔽部１１ｄをケース本体１１ｂの内側（底面や側面）から起立して形成され、鋳造や射出成形等によってケース本体１１ｂと一体成型される。

第１遮蔽部１１ｃや第２遮蔽部１１ｄを含む複数の遮蔽部は、ノイズ（主にトランス１３の漏れ磁束に由来するノイズ）を遮蔽する機能を担う。具体的には、ノイズの影響を低減または遮断できる電磁シールドであれば形状，厚み，材料（素材）等は任意である。例えば、金属板（板金を含む），金属メッシュ，発泡金属等が該当する。また、所定形状（例えば板状や筐体状等）に成形された樹脂部材の表面や裏面に金属インクまたは同様の物質でメッキしたものでもよい。第１遮蔽部１１ｃおよび第２遮蔽部１１ｄについて、具体的な構成例については後述する（図５を参照）。

収容部ＳＰ１には、第１基板１２、トランス１３、整流部１４などが収容される。収容部ＳＰ２には、フィルタ部１５などが収容される。収容部ＳＰ３には、出力安定部１６などが収容される。各収容部の大きさは、収容する基板や回路素子等の大きさや、収容する数などに応じて変わる。図１に示す収容部ＳＰ１〜ＳＰ３の大きさは一例に過ぎない。

第１基板１２は、いわゆるプリント基板（層数を問わない）であり、実装品を所要の位置に配置して実装する。当該実装品は、素子（例えば半導体素子群Ｑｇや回路素子等を含む）や部品（例えば接続線，台座，端子台等を含む）などのように基板に実装可能なものが該当し、表面実装品であるか否かを問わない。半導体素子群Ｑｇの素子数は問わないが、本形態ではスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３で構成される。

トランス１３は、第１基板１２と整流部１４との間に介在して配置される。このトランス１３は、第１コア部１３ａ、コイル１３ｂ、第２コア部１３ｃなどを有する。また、後述する１次側端子１３ｔ１ａ，１３ｔ１ｂ，１３ｔ１ｃ，１３ｔ１ｄや、２次側端子１３ｔ２ａ，１３ｔ２ｂ，１３ｔ２ｃ，１３ｔ２ｄを有する（図６を参照）。整流部１４は交流電力を直流電力に変換する機能を担い、例えば整流回路や整流器などが該当する。

フィルタ部１５はフィルタ機構の一部を構成し、整流部１４で整流された直流電力（特に直流電圧。以下同じである。）に含まれる交流成分を低減（除去を含む）する機能を担う。例えば、パッシブフィルタ（ＬＣ回路，ＲＬＣ回路等）や、アクティブフィルタなどが該当する。本形態では、フィルタ部１５をＬＣ回路で構成するとともに（図６を参照）、当該ＬＣ回路を第２基板１５ａに実装する（図４を参照）。

出力安定部１６はフィルタ機構の一部を構成し、フィルタ部１５で交流成分が低減された直流電力を安定化して出力する機能を担う。具体的には、電圧が脈動する場合があるので、当該脈動を抑えるためにコンデンサ（あるいはコンデンサ群が該当する。以下同様とする。）を用いる。当該コンデンサは第３基板１６ａに実装する（図４を参照）。なお、第２基板１５ａおよび第３基板１６ａについての詳細は後述する。

冷却部１７は、ケース１１に収容される収容部品等を冷却する機能を担う。本形態では、冷却部１７として冷却フィン１７ａ（放熱フィン）を適用する、この冷却フィン１７ａは、ケース本体１１ｂの下裏面側に一体成形される。

上述した収容部品等をケース本体１１ｂの内側に収容した状態を図３に示す。図３の構成例では、図面左側から順番に、第１基板１２、トランス１３、整流部１４、フィルタ機構を直線状に配置している。ただし、フィルタ機構はフィルタ部１５と出力安定部１６とで図面上下方向に配置している。

入力コネクタ１１ｅと第１基板１２との間の接続には、接続線Ｊ１が用いられる。入力コネクタ１１ｅは「入力端子」に相当する。第１基板１２とトランス１３との間の接続には、接続線Ｊ２，Ｊ５が用いられる。トランス１３と整流部１４との間の接続には、接続線Ｊ３，Ｊ６が用いられる。整流部１４とフィルタ部１５との間の接続には、接続線Ｊ４が用いられる。フィルタ部１５と出力安定部１６との間の接続には、接続線Ｊ７が用いられる。出力安定部１６と出力コネクタ１１ｆとの間の接続には、接続線Ｊ８が用いられる。出力コネクタ１１ｆは「出力端子」に相当する。接続線Ｊ１〜Ｊ８には、バスバーを用いてもよく、シールド線や他の導電線を用いてもよい。接続線Ｊ８は出力コネクタ１１ｆの一部として形成してもよい。例えば、出力コネクタ１１ｆの端子が接続線Ｊ８（例えばバスバー）となるような場合が該当する。出力コネクタ１１ｆは、フィルタ部１５から出力安定部１６に流れる電流の経路（接続線Ｊ７）と、出力安定部１６から出力コネクタ１１ｆに流れる電流の経路（接続線Ｊ８）とが交差（特に直交）するように配置される。

トランス１３とフィルタ機構との間には、第１遮蔽部１１ｃが配置される。この第１遮蔽部１１ｃの配置によって、トランス１３の漏れ磁束を含むノイズがフィルタ機構の作動に影響するのを防止する。具体的には、出力コネクタ１１ｆから出力される出力電力にノイズが重畳されるのを防止する。

また、フィルタ機構を構成するフィルタ部１５と出力安定部１６との間には、第２遮蔽部１１ｄが配置される。この第２遮蔽部１１ｄの配置によって、フィルタ部１５に含まれるコイルの漏れ磁束を含むノイズが出力安定部１６の作動に影響するのを防止する。具体的には、出力コネクタ１１ｆから出力される出力電力にノイズが重畳されるのをより確実に防止する。

電源装置１０で電力処理を行うにあたり、第１遮蔽部１１ｃには接続線Ｊ４を通し、第２遮蔽部１１ｄには接続線Ｊ５を通す必要がある。これを具体化した例を図４に側面図で示す。図４（Ａ），図４（Ｂ），図４（Ｃ）は接続線Ｊ４，Ｊ７にバスバーを用いる例であり、図４（Ｄ）は接続線Ｊ４，Ｊ７にシールド線を用いる例である。また、図４（Ａ）と図４（Ｂ）はスリットを形成した例であり、図４（Ｃ）と図４（Ｄ）は貫通穴を形成した例である。これらのスリットや貫通穴は、各遮蔽部の一部に形成する。

スリットＳＬ１，ＳＬ２は、接続線Ｊ４，Ｊ７を通すために形成される。図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すスリットＳＬ１，ＳＬ２は、バスバーの配置に応じてスリット幅Ｌ１，Ｌ２（ただしＬ１＞Ｌ２）や深さＤＰ１，ＤＰ２（ただしＤＰ１＜ＤＰ２）が異なる。すなわちバスバーを用いて配線する場合には、図４（Ａ）のような幅広の配置と、図４（Ｂ）のような縦長の配置とがある。これらのスリットＳＬ１，ＳＬ２は、バスバーの配置に合わせて形成する。この場合、ケース１１の端部（図１や図３に示すようにケース本体１１ｂの内壁面）に近い位置に配置するのが望ましい。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２のうち上部の隙間は、例えば遮蔽部材ＳＫ（具体的にはクリップ状に形成されたシールド部材等）などで覆って遮蔽（シールド）するのが望ましい。

貫通穴Ｈ１，Ｈ２は、接続線Ｊ４，Ｊ７を通すために形成される。図４（Ｃ）と図４（Ｄ）に示す貫通穴Ｈ１，Ｈ２は、バスバーの配置に応じて深さＤＰ１，ＤＰ２が異なる。図４（Ｃ）は図４（Ａ）と同じ深さＤＰ１で形成した例を示し、図４（Ｄ）は図４（Ｂ）と同じ深さＤＰ２で形成した例を示す。貫通穴Ｈ１，Ｈ２に接続線Ｊ４，Ｊ７を通す。貫通穴Ｈ１，Ｈ２は、接続線Ｊ４，Ｊ７を通すことが可能な最小の貫通穴にするのが望ましい。すなわち、貫通穴Ｈ１，Ｈ２の形状と、バスバーまたはシールド線の断面形状は、ほぼ同一であるのが望ましい。貫通穴Ｈ１，Ｈ２と、バスバーまたはシールド線とに隙間が生じる場合には、遮蔽部材（例えば金属板やスチールウール等）を用いて、当該隙間を遮蔽（シールド）するのが望ましい。

図５には、図３に示すＶ−Ｖ線矢視の断面図を示す。第２基板１５ａおよび第３基板１６ａは、複数層（二層以上）のプリント基板であり、いずれもケース蓋１１ａに近い位置に配置される。第２基板１５ａは、回路素子や部品等を配置する配置層（表層または裏層）のほかに、当該配置層以外の少なくとも一層であって基板のほぼ全面でノイズを遮蔽するグラウンド層１５ｂを有する。図３や図５の構成例では、配置層にコイルＬ１５ａ，Ｌ１５ｂやコンデンサＣ１５ａ，Ｃ１５ｂ，Ｃ１５ｃなどを配置する。コンデンサＣ１５ａ，Ｃ１５ｂ，Ｃ１５ｃは、いずれも静電容量を蓄積できれば種類を問わない。例えば、プラスチックフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ、マイカコンデンサ、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどが該当する。

第３基板１６ａについても第２基板１５ａと同様であり、回路素子や部品等を配置する配置層（表層または裏層）のほかに、当該配置層以外の少なくとも一層であって基板のほぼ全面でノイズを遮蔽するグラウンド層１６ｂを少なくとも一層有する。図３や図５の構成例では、配置層に複数の個体を並列接続したコンデンサＣ１６などを配置する。

上述したグラウンド層１５ｂ，１６ｂは、泊状や板状の金属部材で形成され、それぞれ文字通りにグラウンドＮに接続される。この構造および接続によれば、グラウンド層１５ｂ，１６ｂはグラウンドＮと同電位になるので、第１遮蔽部１１ｃを乗り越えるノイズによる影響を低減して外部装置２０に電力を供給することができる。

上述のように構成される電源装置１０を回路図で示すと、図６のようになる。ただし、図６に示す回路図は一例にすぎず、主要部を示す。

図６において、電力源Ｅdcは直流電力を電源装置１０に供給する。電力源Ｅdcには、例えばバッテリや燃料電池が用いられる。電力源Ｅdcのプラス端子に接続する入力コネクタ１１ｅ（＋端子）は、チョークコイルＬ１０およびコンデンサＣ１０を経て、トランス１３の１次側端子１３ｔ１ａに接続される。一方、電力源Ｅdcのマイナス端子に接続する入力コネクタ１１ｅ（−端子）は、チョークコイルＬ１０やコンデンサＣ１２ｂを経て、トランス１３の１次側端子１３ｔ１ｂに接続される。チョークコイルＬ１０は入力フィルタとして機能し、コンデンサＣ１０は直流電力の充放電を繰り返し行う。

第１基板１２は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３、ダイオードＤ１〜Ｄ３、コンデンサＣ１０，Ｃ１２ａ，Ｃ１２ｂ、ドライブ回路１２ａ、制御回路１２ｂ、検出回路１２ｃなどを有する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、ドライブ回路１２ａからそれぞれ対応して伝達される駆動信号Ｇ１〜Ｇ３に従って個別にスイッチングが制御される。検出回路１２ｃは出力コネクタ１１ｆ（＋端子）の出力電圧（すなわち電圧Ｖｄ）を検出する。制御回路１２ｂは、電圧Ｖｄが目標電圧となるように、ドライブ回路１２ａを駆動する指令信号Ｖc^*を出力する。目標電圧は、制御回路１２ｂ内の記録媒体に予め記録したり、外部装置（例えばＥＣＵ等）から入力したりする。ドライブ回路１２ａは、指令信号Ｖc^*に基づいて、上述した駆動信号Ｇ１〜Ｇ３を生成して対応するスイッチング素子にそれぞれ出力する。

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３とは直列接続される。スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３とは並列接続される。スイッチング素子Ｑ１のソース端子と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のドレイン端子との接続点は、トランス１３の１次側端子１３ｔ１ｃ，１３ｔ１ｄに接続される。二点鎖線で示すダイオードＤ１〜Ｄ３はフリーホイールダイオードとしての機能を担い、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に内蔵されたものでもよく、外付けしたものでもよい。コンデンサＣ１０は、コンデンサＣ１２ａの一方側端子およびトランス１３の１次側端子１３ｔ１ａと、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のソース端子およびコンデンサＣ１２ｂの他方側端子との間に接続される。コンデンサＣ１２ｂの一方側端子は、トランス１３の１次側端子１３ｔ１ｂと接続される。コンデンサＣ１２ａは、コンデンサＣ１０の一方側端子およびトランス１３の１次側端子１３ｔ１ａと、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子との間に接続される。およびコンデンサＣ１０およびコンデンサＣ１２ｂの各他方側端子は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のソース端子に共通して接続される。

トランス１３は、２次側端子１３ｔ２ａと２次側端子１３ｔ２ｄとが合流して接続（直結）される。この合流接続点と出力コネクタ１１ｆ（＋端子）との間には、フィルタ機構（すなわちフィルタ部１５や出力安定部１６など）が接続される。フィルタ部１５は、出力電力の高周波成分を除去する機能を担い、コイルＬ１５ａ，Ｌ１５ｂやコンデンサＣ１５ａ，Ｃ１５ｂ，Ｃ１５ｃなどを有する。具体的には、合流接続点と出力コネクタ１１ｆ（＋端子）との間にコイルＬ１５ａ，Ｌ１５ｂを直列接続する。合流接続点とコイルＬ１５ａとの接続点と、グラウンドＮおよび出力コネクタ１１ｆ（−端子）との間にはコンデンサＣ１５ａを接続する。コイルＬ１５ａとコイルＬ１５ｂとの接続点と、グラウンドＮおよび出力コネクタ１１ｆ（−端子）との間にはコンデンサＣ１５ｂを接続する。コイルＬ１５ｂと出力コネクタ１１ｆ（＋端子）との接続点と、グラウンドＮおよび出力コネクタ１１ｆ（−端子）との間には、コンデンサＣ１５ｃを接続する。

出力安定部１６は、後述する整流部１４による整流に伴う電力（特に電圧）の脈動を抑制する機能を担い、一のコンデンサＣ１６または複数の個体を並列接続したコンデンサＣ１６などを有する。コンデンサＣ１６は、出力コネクタ１１ｆ（すなわち＋端子と−端子との間）に接続される。出力コネクタ１１ｆには、外部装置２０が接続される。外部装置２０には、電力を必要とする任意の機器を適用できる。例えば、制御装置（ＥＣＵやコンピュータ等）、回転電機（電動機，発電機，電動発電機等）、系統（電力系統を含む）などが該当する。

またトランス１３は、２次側端子１３ｔ２ｂと２次側端子１３ｔ２ｃとの間に整流部１４が接続される。整流部１４は、トランス１３から出力される交流電力を整流する機能を担う。図６には二相全波整流を行う構成例を示す。すなわち、二つのダイオードを反対方向に直列接続し、これらのダイオードの各アノード側端子を共通してグラウンドＮに接続する。二相全波整流に代えて、単相ブリッジ整流を行う構成としてもよい。

上述した整流部１４、フィルタ部１５および出力安定部１６によって安定化された出力電力は、外部装置２０に出力される。この電力処理を行う際、フィルタ機構（フィルタ部１５および出力安定部１６）は、太破線で示す第１遮蔽部１１ｃによってノイズが遮蔽される。また、フィルタ部１５はグラウンド層１５ｂによってノイズが遮蔽され、出力安定部１６はグラウンド層１６ｂによってノイズが遮蔽される。このように二重に遮蔽する構造としたので、トランス１３からの漏れ磁束を含むノイズによる影響を従来よりも低減して外部装置２０に電力を供給することができる。

上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、電源装置１０において、フィルタ機構は、交流成分を低減するフィルタ部１５と、出力電力を安定させる出力安定部１６とを有し、近接して配置されるトランス１３とフィルタ機構との間に備えられ、トランス１３の漏れ磁束を遮蔽する第１遮蔽部１１ｃと、フィルタ部１５と出力安定部１６との間に備えられ、漏れ磁束を遮蔽する第２遮蔽部１１ｄと、外部装置２０に電力を出力する出力コネクタ１１ｆ（出力端子）とを有し、トランス１３と出力コネクタ１１ｆとの間には第１遮蔽部１１ｃおよびフィルタ機構を介在させる構成とした（図１，図３，図６を参照）。この構成によれば、第２遮蔽部１１ｄは、フィルタ部１５に含まれるコイルＬ１５ａ，Ｌ１５ｂやインダクタからの漏れ磁束を含むノイズによる影響が出力安定部１６に及ぶのを低減することができる。また、トランス１３とフィルタ機構とを仕切るように第１遮蔽部１１ｃを介在させるので、フィルタ機構はトランス１３からの漏れ磁束を含むノイズによる影響が低減される。第１遮蔽部１１ｃは磁束を遮蔽可能な任意の構造や材質等でよいので、従来技術のように高価なヒートシンクを用いなくても済む。よって、従来よりもコストを抑えながらも、トランス１３からの漏れ磁束を含むノイズによる影響を従来よりも低減して外部装置２０に電力を供給することができる。

請求項２に対応し、第１遮蔽部１１ｃは、トランス１３とフィルタ機構とを電気的に接続する接続部材を通すスリットＳＬ１，ＳＬ２または貫通穴Ｈ１，Ｈ２（穴）を有し、スリットＳＬ１，ＳＬ２または貫通穴Ｈ１，Ｈ２は、ケース１１の端部（図１や図３に示すようにケース本体１１ｂの内壁面）に近い位置に配置する構成とした（図１，図３，図４を参照）。この構成によれば、接続部材を通すためのスリットＳＬ１，ＳＬ２や貫通穴Ｈ１，Ｈ２は、ケース１１の端部に近い位置に配置されるので、トランス１３からの漏れ磁束を含むノイズが漏洩するのを大幅に低減できる。

請求項３に対応し、出力コネクタ１１ｆはフィルタ部１５から出力安定部１６に流れる電流の経路（接続線Ｊ７）と、出力安定部１６から出力コネクタ１１ｆに流れる電流の経路（接続線Ｊ８）とが交差するように配置される構成とした（図３を参照）。この構成によれば、磁束の直進性や回折を考慮して出力コネクタ１１ｆの位置を設定するので、トランス１３からの漏れ磁束を含むノイズが直接的に出力安定部１６に及ぶのを低減することができる。

請求項４に対応し、ケース１１は、一面を開口させた箱状のケース１１本体と、ケース１１本体の開口部を覆うケース１１蓋とを有し、フィルタ機構のケース１１蓋側に備えられ、漏れ磁束を遮蔽する第３遮蔽部（第２基板１５ａのグラウンド層１５ｂ）を有する構成とした（図３，図５を参照）。この構成によれば、第１遮蔽部１１ｃを乗り越える漏れ磁束を含むノイズによる影響をグラウンド層１５ｂで低減して外部装置２０に電力を供給することができる。

請求項５に対応し、第３遮蔽部には、グラウンド層１５ｂ（少なくとも一層）がグラウンドＮに接続される第２基板１５ａを用いる構成とした（図３，図６を参照）。この構成によれば、複数層からなる第２基板１５ａは、フィルタ部１５の機能と第３遮蔽部の機能を兼ねることができる。フィルタ部１５と第３遮蔽部とを第２基板１５ａで実現できるので、装置全体のコストを低減することができる。

請求項６に対応し、出力コネクタ１１ｆはバスバーからなる接続線Ｊ８を含み、バスバーのケース１１蓋側に備えられ、漏れ磁束を遮蔽する第４遮蔽部（第３基板１６ａのグラウンド層１６ｂ）を有する構成とした（図３，図５を参照）。この構成によれば、第１遮蔽部１１ｃを乗り越える漏れ磁束を含むノイズによる影響をグラウンド層１６ｂで低減して外部装置２０に電力を供給することができる。

請求項７に対応し、第４遮蔽部には、グラウンド層１６ｂ（少なくとも一層）がグラウンドＮに接続される第３基板１６ａを用いる構成とした（図３，図５を参照）。この構成によれば、複数層からなる第３基板１６ａは、フィルタ部１５の機能と第４遮蔽部の機能を兼ねることができる。フィルタ部１５と第４遮蔽部とを第３基板１６ａで実現できるので、装置全体のコストを低減することができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、冷却部１７は、空冷式の冷却フィン１７ａを備える構成とした（図１，図２，図５を参照）。この形態に代えて（あるいは加えて）、他の冷却手段を構成してもよい。他の冷却手段は、例えば図７に示す水冷機構１７ｂや、ヒートポンプなどのうちで一以上が該当する。水冷機構１７ｂには、冷媒（例えば水，空気，油等）を流すための入出口となる流入管１７ｃや流出管１７ｄを備える。流入管１７ｃや流出管１７ｄの配置は任意であり、図７の配置例に限られない。これらの流入管１７ｃおよび流出管１７ｄは、管状部材（例えばホースやパイプ等）を用いて物理的に接続され、図示しない冷却装置（例えばラジエータ等）との間で冷媒が流れるように構成される。水冷機構１７ｂは、特に発熱し易い回路素子（例えば半導体素子群Ｑｇや整流部１４等）が冷えるように冷媒通路を形成するのが望ましい。他の冷却手段で構成しても、半導体素子群Ｑｇや実装品を冷却できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、ケース１１は、ケース本体１１ｂと冷却部１７（すなわち冷却フィン１７ａまたは水冷機構１７ｂ）とを一体形成する構成とした（図１，図２，図５，図７を参照）。この形態に代えて、冷却部１７を別体に形成したうえで、ケース本体１１ｂに固定する構成としてもよい。固定の手段は任意であり、例えばネジやボルト等の締結部材を用いて締結固定したり、例えば溶接や半田付け等によって接合したりするなどが挙げられる。この構成であっても、冷却部１７によってケース本体１１ｂを冷却することができるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、第１コア部１３ａ、コイル１３ｂおよび第２コア部１３ｃを有するトランス１３を適用した（図１，図３を参照）。この形態に代えて、図８に示すトランス１８（いわゆるＥ型トランス）を適用することもできる。図８に示すトランス１８は、コア部１８ａやコイル１８ｂなどで構成される。コア部１８ａは、コア上部とコア下部とを対向させて固定することで形成される。コア部１８ａの開口部位（「窓面」とも呼ぶ。）を、図３の上下方向に向けるように配置すれば、フィルタ機構（すなわちフィルタ部１５および出力安定部１６）に与える影響が低減される。したがって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、第１遮蔽部１１ｃおよび第２遮蔽部１１ｄをケース本体１１ｂと一体成型した（図１，図３等を参照）。この形態に代えて、第１遮蔽部１１ｃおよび第２遮蔽部１１ｄのうちで一以上の遮蔽部について、別体に形成したうえで、ケース本体１１ｂの内側所定位置に固定する構成としてもよい。固定の手段は上述した通りである。第１遮蔽部１１ｃおよび第２遮蔽部１１ｄをＴ字状に一体化して固定すれば、作業工数を低減することができる。いずれの構成にせよ、第１遮蔽部１１ｃと第２遮蔽部１１ｄとをケース１１に備える点では相違ないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、フィルタ部１５は、コイルＬ１５ａ，Ｌ１５ｂを含む構成とした（図３，図６を参照）。この構成に代えて、一以上のコイルをリアクトルに代えて構成してもよい。リアクトルを用いる場合でもコイルと同等に作用するので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、フィルタ部１５はコンデンサＣ１５ａ，Ｃ１５ｂ，Ｃ１５ｃを含み、出力安定部１６はコンデンサＣ１６を含む構成とした（図３，図６を参照）。この構成に代えて、一以上のコンデンサをキャパシタに代えて構成してもよい。キャパシタを用いる場合でもコンデンサと同等に作用するので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、第３遮蔽部を第２基板１５ａのグラウンド層１５ｂで実現し、第４遮蔽部を第３基板１６ａのグラウンド層１６ｂで実現する構成とした（図５を参照）。この形態に代えて、グラウンド層１５ｂ，１６ｂのうちで一以上に代えて、第１遮蔽部１１ｃや第２遮蔽部１１ｄと同様の遮蔽部を形成する構成としてもよい。図５を例にすると、ケース蓋１１ａと第２基板１５ａとの間に第３遮蔽部を形成したり、ケース蓋１１ａと第３基板１６ａとの間に第４遮蔽部を形成したりする。いずれの構成にせよ、第１遮蔽部１１ｃを乗り越えるノイズを遮蔽することができるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

１０ 電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１１ ケース
１１ｃ 第１遮蔽部
１１ｄ 第２遮蔽部
１２ 第１基板
１２ａ ドライブ回路
１２ｂ 制御回路
１２ｃ 検出回路
１３，１８ トランス
１４ 整流部
１５ フィルタ部
１５ａ 第２基板
１５ｂ グラウンド層（第３遮蔽部）
１６ 出力安定部
１６ａ 第３基板
１６ｂ グラウンド層（第４遮蔽部）
１７ 冷却部
１７ａ 冷却フィン
１７ｂ 水冷機構
２０ 外部装置
Ｑｇ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３） スイッチング素子（半導体素子群）
Ｎ グラウンド
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３ 収容部
ＳＬ１，ＳＬ２ スリット（接続線用通路）
Ｈ１，Ｈ２ 貫通穴（接続線用通路）
ＳＫ 遮蔽部材

Claims (7)

1. 少なくとも半導体素子を配置する第１基板と、トランスと、交流成分を低減するフィルタ機構と、前記第１基板，前記トランス，前記フィルタ機構を収容するケースと、を有する電源装置において、
   前記フィルタ機構は、交流成分を低減するフィルタ部と、出力電力を安定させる出力安定部と、を有し、
   近接して配置される前記トランスと前記フィルタ機構との間に備えられ、前記トランスの漏れ磁束を遮蔽する第１遮蔽部と、
   前記フィルタ部と前記出力安定部との間に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第２遮蔽部と、
   外部装置に電力を出力する出力端子と、を有し、
   前記トランスと前記出力端子との間には、前記第１遮蔽部および前記フィルタ機構を介在させることを特徴とする電源装置。
2. 前記第１遮蔽部は、前記トランスと前記フィルタ機構とを電気的に接続する接続部材を通すスリットまたは穴を有し、
   前記スリットまたは前記穴は、前記ケースの端部に近い位置に配置することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記出力端子は、前記フィルタ部から前記出力安定部に流れる電流の経路と、前記出力安定部から前記出力端子に流れる電流の経路とが交差するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記ケースは、一面を開口させた箱状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を覆うケース蓋と、を有し、
   前記フィルタ機構の前記ケース蓋側に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第３遮蔽部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記第３遮蔽部には、少なくとも一層がグラウンドに接続される第２基板を用いることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記出力端子はバスバーを含み、
   前記バスバーの前記ケース蓋側に備えられ、前記漏れ磁束を遮蔽する第４遮蔽部を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電源装置。
7. 前記第４遮蔽部には、少なくとも一層がグラウンドに接続される第３基板を用いることを特徴とする請求項６に記載の電源装置。

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