KR100533856B1 - 전력 장치 및 그러한 장치를 지니는 전력 장치 어셈블리 - Google Patents

전력 장치 및 그러한 장치를 지니는 전력 장치 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 모듈들을 지지하는 적어도 하나의 부속 장치와 상기 전력 모듈들에 연결된 전원과 연결되는 커패시터 배터리를 지니며, 상기 커패시터 배터리가 2개의 연결 판들 사이에 평행하게 배치된 하나 이상의 커패시터들을 지니는 전력 장치에 관한 것이다.
상기 부속 장치 모두나 또는 각각의 부속 장치는 적어도 하나의 제 1 전력 모듈을 지지하는 제 1 면과, 적어도 하나의 제 2 전력 모듈을 지지하며 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 지닌다. 상기 제 1 전력 모듈 모두나 또는 각각의 제 1 전력 모듈에는 제 1 판이 연결되며, 상기 제 2 전력 모듈 모두나 또는 각각의 제 2 전력 모듈에는 제 2 판이 연결된다.

Description

전력 장치 및 그러한 장치를 지니는 전력 장치 어셈블리{ELECTRONIC POWER DEVICE AND ELECTRONINC POWER ASSEMBLY COMPRISING SUCH A DEVICE}
본 발명은 전력 장치와 그러한 장치를 지니는 전력 장치 어셈블리에 관한 것이다.
열 교환 유체의 순환을 위한 용적 부분을 갖는 금속 냉각 요소들 상에 전력모듈들을 볼트로 고정함으로써 만들어진 전력 장치들이 공지되어 있다. 이러한 냉각 요소들은 강제 또는 자연 대류의 환경에서 공기나 또는 물이 순환될 수 있다. 상기 전력 장치들은 또한 전력 모듈들 위에 장착되며 분리와 필터링과 같은 이중 기능을 수행하는 커패시터들을 지닌다.
그러나, 이러한 공지의 구조는 전력 모듈들 위에 커패시터들이 장착되기 때문에, 일단 만들어진 전력 장치의 전체 두께가 증가하게 되며 이같은 두께의 증가가 바람직하지 못한 결점을 지니고 있다.
또한, 커패시터들을 전력 모듈 위에가 아니라 전력 모듈 측면에 배치하는 것도 행해질 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서는 면적이 지나치게 넓어지는 데, 이러한 넓은 면적은 전력 장치 어셈블리의 정확한 전기적 성능에 악영향을 주는 기생 인덕턴스 현상의 원인이 된다.
또한, 미국 특허 제5,142,439 A호에는 커패시터들의 양 측면 상을 연장하는 2개의 연결 판들 사이에 평행하게 배치된 복수 개의 커패시터들로부터 커패시터 배터리를 만드는 것이 개시되어 있다. 상기 연결 판들 중 하나의 연결 판이 절연 표면 뿐만 아니라 추가의 도전성 판으로 도포되어 버스-바(bus-bar)를 형성한다. 이러한 버스-바는 연결 도체를 통하여 다른 연결 판에 연결된다. 이러한 커패시터 배터리는 전력 장치에 연결되고, 버스-바의 도전성 판들은 이러한 전력 장치의 에미터와 콜렉터에 각각 연결된다.
그러나, 이러한 구조는, 그같은 버스-바의 사용으로, 높은 기생 인덕턴스의 원인이 되는 다수의 연결부들이 존재하며, 그외에도, 전력 모듈 위에 다수의 연결부들이 존재함으로 인해 소형의 전력 장치가 만들어질 수 없게 되는 결점을 지닌다.
상기에 언급한 종래 기술의 여러 결점들을 극복하기 위하여, 본 발명은 기생 인덕턴스의 현상을 제한하며 제조하기에 간편한 소형의 전력 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기에 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력 장치는 전력 모듈들을 지지하는 적어도 하나의 부속 장치와, 상기 전력 모듈들에 연결된 전원과 연결되고 2개의 연결 판들 사이에 평행하게 배치된 하나 이상의 커패시터들을 갖는 커패시터 배터리를 지닌다. 상기 부속 장치 모두나 각각의 부속 장치는 적어도 하나의 제 1 전력 모듈을 지지하는 제 1 면과, 적어도 하나의 제 2 전력 모듈을 지지하며 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면을 지닌다. 상기 제 1 전력 모듈 모두에나 또는 각각의 제 1 전력 모듈에는 제 1 판이 연결되며, 상기 제 2 전력 모듈 모두에나 각각의 제 2 전력 모듈에는 제 2 판이 연결된다.
또한, 본 발명의 전력 장치 어셈블리는 복수개의 전력 장치들 및 이러한 전력 장치들을 서로 연결시키기 위한 연결 수단을 포함한다. 상기 복수개의 전력 장치들은 상기에 언급한 전력 장치의 구성에 따른 것이다.
이하, 제한적인 것이 아니라 단지 예로써 제공된 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명을 첨부 도면을 참고하여 정독하면 본 발명이 보다 쉽게 이해될 것이다.
도면들 중 도1을 참고하면, 도1에 도시된 전력 장치는 인버터(2)이다. 상기 인버터(2)는 커패시터 배터리(4)를 지니며, 상기 커패시터 배터리 주변에는 3개의 인버터 부속 장치들, 즉 페이즈(phase:6,8,10)들이 배치된다. 보다 명확성을 기하기 위하여 이하에서는 상기 인버터가 평탄하게 배치되어 있다고 가정된 것이다.
상기 커패시터 배터리(4)는, 하측 단면으로 지지되고 나란하게 배치된 복수개의 원통 형상의 권선형 커패시터(cylindrical wound capacitor:12)들을 지닌다. 이와 같은 커패시터(12)는, 예를들어 TPC 사가 제품번호 97RCF02로서 판매하고 있는 것과 일치하며, (도시되지 않은) 관통 개구부를 지닌다. 상기 커패시터들은 각각 상측 단면 및 하측 단면을 따라 연장하는 2개의 판(14,16)들 사이에 개재된다.
상측 판(14)은 커패시터(12)들의 각 상측 단면들의 위치에 용접되고, 이러한 용접에 의해 커패시터들을 서로에 전기적으로 연결하는 것이 가능하게 된다. 상기 상측 판(14)에는 전원의 (도시되지 않은) 단자와 연결되는 탭(14A)이 제공된다. 더욱이, 상기 상측 판(14)에는, 이하에서 설명되겠지만, 페이즈(6,8,10)들의 전력 모듈의 위치에 고정된 복수개의 돌출편(14b)들이 제공된다. 마찬가지로, 하측 판(16)은 커패시터(12)들의 어셈블리의 하측 단면의 위치에 용접되며, 전원의 다른 한 단자에 전기적으로 연결되는 탭(16A)을 지닌다. 이러한 판(16)에도 상기 상측 판(14)에 구비된 돌출편(14B)들과 같은 (도시되지 않은) 돌출편들이 제공된다.
각각의 페이즈(6,8,10)는 발명의 명칭이 "전력 장치용 냉각 요소와 그러한 요소를 포함한 전력 장치(Cooling element for electronic power device and elec-tronic power device comprising such an element)"이며 1998년 2월 23일자 프랑스 특허출원 제98 02142호에 개시된 바와같은 각각의 냉각 요소(6A,8A,10A)를 지닌다.
상기 냉각요소들은 물을 순환시키기 위한 용적 부분(volume)을 지니고 있다. 이러한 용적 부분은 물의 유입부 및 유출부와 각각 연통되어 있다. 도면에는 냉각 요소(6A)의 유입부(6A') 및 유출부(6A")만이 도시되어 있다. 각각의 페이즈는 대향하는 2개의 면, 즉 상측 면(6',8',10') 및 하측 면(6",8",10")에 전력 모듈들을 지니고 있다. 도면에는 상측 면에 배치된 전력 모듈(6B,8B,10B)들만이 도시되어 있다.
상측 판(14)에는 커패시터들에 제공된 관통 개구부들에 맞게 형성된 오리피스(14C)들이 제공된다. 또한, 하측 판(16)에도 그와 같은 오리피스들이 제공되어 있지만, 도면에는 도시되어 있지 않다. 이같이 다양한 오리피스들이 커패시터(12)들의 관통 개구부들과 협동함으로써, 예를들면, 절연재로 만들어진 볼트 및 이간 부재와 같은 고정 요소들의 통로로서의 역할을 한다.
더욱이, 각각의 페이즈(6,8,10)에는 전력 모듈(6B,8B,10B)들을 제어하기 위한 점화기들이 제공되어 있지만, 도면에는 페이즈(6)의 점화기(6C)만이 도시되어 있다. 더욱이, 각각의 페이즈(6,8,10)의 상측 면(6',8',10')을 따라 페이즈 바(6D, 8D,10D)가 연장되어 있다. 이들 3개의 페이즈 바들은 실질적으로 동일평면을 이루도록 배치되어 있다.
상기 페이즈(6,8,10)들은 커패시터 배터리(4)가 지니는 3개의 측부들 상에 연장되어 있다. 상기 커패시터 배터리는 위에서 보았을 경우 실질적으로 장방형의 형상을 지닌다. 상측 판(14)에 구비된 돌출편(14B)들 각각은 본 발명의 인버터의 페이즈들의 상측 면(6',8',10')상에 배치된 대응하는 전력모듈과 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 하측 판(16)의 (도시되지 않은) 돌출편들은 인버터의 페이즈들의 하측면(6",8",10")상에 배치된 전력모듈들에 연결된다. 따라서, 상기 돌출편들은 본 발명에 따른 인버터에 구비된 전력모듈들의 어셈블리와 전원의 (도시되지 않은) 단자들을 전기적으로 연결할 수 있게 한다.
상측 판(14)은 인버터의 페이즈들의 상측 면(6',8',10')들 상에 배치된 페이즈 바(6D,8D,10D)들과 실질적으로 동일 평면을 이루도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 하측 판(16)은 페이즈(6,8,10)들의 하측 면(6",8",10")들과 실질적으로 동일 평면을 이루도록 배치되어 있다. 이에 따라 만들어진 인버터(2)는 실질적으로 평행육면체의 형상을 지니며, 그 결과로 상기 인버터가 현저하게 소형화된다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 장치를 도시한 것이며, 상기 전력 장치는 인버터(102)이다. 이러한 인버터(102)는 중앙에 커패시터 배터리(104)를 지닌다. 상기 커패시터 배터리(104)는, 앞서 언급한 커패시터 배터리(4)와 마찬가지로, 커패시터(112)의 단부들 상에 용접된 상측 및 하측의 2개의 판(114,116)을 지니고 있다. 이러한 판들에는 탭(114A,116A)들, 돌출편들 및 오리피스들이 제공되어 있는 데, 도면에는 상측 판(114)의 돌출편(114B)들만이 도시되어 있으며 상측 판( 114)의 오리피스(114C)들만이 도시되어 있다.
인버터(102)의 2개의 부속 장치들, 즉 아암(106,108)들은 장방형의 판들(114 )의 긴 쪽의 부근에 배치된다. 각각의 아암은 상측 면(106',108')들과 하측 면( 106",108")들 모두의 위에 전력 모듈(106B,108B)을 지지하는 냉각 요소(106A,108A)를 지닌다. 인버터 아암의 점화기들도 또한 제공되지만, 도면에는 인버터 아암의 점화기(106C)들만이 도시되어 있다.
더욱이, 각각의 아암(106,108)들에는 2개의 페이즈 아암(106D,108D)들이 제공되어 있다. 상기 페이즈 아암들은 스위치들의 상측 면(106',108')과 하측 면( 106",108")들을 따라 각각 연장된다. 앞서 인버터(2)에 대해 설명했던 경우와 마찬가지로, 상측 판(114)과 하측 판(116) 각각의 돌출편은 대응하는 전력모듈을 (도시되지 않은) 전원에 연결하도록 상기 전력 모듈에 전기적으로 연결되어 있다.
아암(106,108)들의 상측 페이즈 바들과 상측 판(114)은 실질적으로 동일 평면을 이루도록 배치되어 있다. 이러한 구성은 상기 아암들의 하측 면상에 배치된 페이즈 바들 및 하측 판(116)에 대해서도 동일하게 적용된다. 따라서, 이와같이 형성된 인버터는 실질적으로 평행 육면체의 형상을 지니고, 이로써 상기 인버터가 극히 소형화된다.
이러한 인버터(2,102)들은, 특히 그들의 두께가 감소되기 때문에, 소위 "바닥이 낮은" 전기 차량의 바닥에 일체로 설치될 수 있다.
지금까지 설명되고 도면에 도시된 실시 형태들에 있어서는, 위에서 보았을 경우 실질적으로 장방형의 형상을 지니고 2개 또는 3개의 측부가 에워싸여진 한쌍의 판들에 대해서만 언급되었다. 본 발명은, 임의 개수의 측부를 지니고 그러한 측부의 몇몇개가 하나 또는 2개의 페이즈 바들을 지니는 부속 장치에 의해 에워싸여진 한쌍의 판들에도 적용될 수 있다.
도3은 제2의 커패시터 배터리(204)를 도시한 것이다. 이러한 커패시터 배터리(204)는 복수개의 권선형 커패시터(212)들을 지닌다. 상기 커패시터의 각 측부에는 위에서 설명한 판(14,16,114,116)들과 마찬가지로, 통상, 상측 판(214)과 하측 판(216)들로 각각 불리워지는 판들이 용접되어 있다.
각각의 판(214,216)은 (도시되지 않은) 전력모듈들에 연결하기 위한 복수개의 돌출편(214B,216B)들을 지니고 있다. 더욱이, 각각의 판에는 오리피스들이 천공되어 있지만, 도면에는 오리피스(214C)들만이 도시되어 있다. 이러한 판(214,216)들에는 연장부들도 제공되어 있지만, 도면에는 연장부(214D)들만이 도시되어 있다. 이러한 연장부들을 통해 전력 모듈들을 지지하는 (도시되지 않은) 냉각 요소의 전기 절연 영역 상에 상기 커패시터 배터리(204)가 고정된다. 그러한 고정에 의해, 상기 커패시터 배터리를 이러한 냉각 요소에 접근시키는 것이 가능해진다. 따라서, 선택된 냉각 요소의 영역이 절연성을 지니기 때문에 그러한 커패시터 배터리를 구비한 전력 장치의 전체 용적을 전기적인 문제가 생기지 않게 감소시키는 것이 가능해진다.
2개의 판(214,216)들에는 각각의 플랩(flap;214E,216E)들도 제공되어 있다. 이러한 플랩들은 돌출편(214B)들과는 반대쪽인 커패시터(212)의 단부로부터 직각으로 만곡되어 있다. 상기 플랩(214E,216E)들은 그들 표면의 상당 부분에 대하여 서로 중첩되어 있다. 예를들어 에폭시 접착제가 피복되어 있으며 "NOMEX(상품명)"로 만들어진 절연 포일(insulating foil:218)이 상기 플랩(214E,216E)들 사이에 개재되고 예를들어 접착에 의해 그들에 고정된다. 상기 플랩(214E,216E)들과 절연 포일 (218)에 의해 형성된 조립체는 버스-바를 형성한다. 이러한 구조에 의하면, 상기 커패시터 배터리(204)가, 어셈블리의 정확한 기능에 악영향을 주는 발진을 일으키지 않고서, 필터링에 기여하기에 충분히 약한 인덕턴스를 생성시킴으로써 전력 모듈들에 전력을 공급하는 것이 가능해 진다. 상기 커패시터 배터리(204)는 도면에 도시되지는 않았지만, 통상의 외측 필터링 커패시터들을 보완하여 필터링하는 역할을 한다. 각각의 플랩(214E,216E)에는 전원의 (도시되지 않은) 단자에 전기적으로 연결하기 위한 탭( 214F,216F)도 구비되어 있다.
도4는 본 발명에 따른 제 1 전력 장치 어셈블리를 개략적으로 도시한 것이며, 이러한 전력 장치 어셈블리는 인버터(302)이다. 상기 인버터(302)는 3개의 전력 장치(304,306,308)들을 지니며, 이러한 전력 장치들 각각은 커패시터 배터리( 304A,306A,308A)를 지닌다. 상기 커패시터 배터리들 각각은 도3을 참조하여 설명한 커패시터 배터리(204)와 유사하며 판(304B,304C,306B,306C,308B,308C)들을 지닌다. 상기 판들의 플랩들은 절연 포일(304D,306D,308D)의 개재에 의해 버스-바를 형성한다. 각각의 판에는 탭(304E,304F,306E,306F,308E,308F)들이 제공되어 있다.
탭(304E,306E,308E)들은 제 1 전기 공급 단자(316)에 연결된 제 1 도전성 로드(312)에 의해 일체로 연결되어 있으며, 탭(304F,306F,308F)들은 제 2 전기 공급 단자(318)에 자체적으로 연결된 제 2 도전성 로드(314)에 연결되어 있다. 상기 도전성 로드(312,314)들 사이에는 절연 포일(320)이 개재되어 있다. 그 결과, 이들 로드들에 의해 형성된 어셈블리와 이러한 절연 포일은 버스-바를 형성한다.
각각의 전력 장치(304,306,308)에는 단일의 부속 장치, 즉 인버터 페이즈( 304G,306G,308G)가 구비되어 있다. 이러한 페이즈들 각각은, 공지된 바와 같이, 냉각 요소(304H,306H,308H)를 지닌다. 이러한 냉각 요소들은 페이즈 바(304J,306J, 308J)에 연결된 전력 모듈(304I,306I,308I)들을 지지한다. 상기 냉각 요소(304H, 306H,308H)들은 단일의 냉각 유체 유입부에 의해 유체를 공급받을 수 있도록 일체로 연결되어 있다.
상기 냉각 요소들은 실질적으로 T자형의 횡단면을 지닌다. 그 결과, 상기 냉각 요소들이 서로 적층될 수 있다. 이러한 구조는, 전력 장치(304,306,308)들이 서로 적층될 수 있게 하여 본 발명에 따른 인버터(302)를 형성한다. 도4에서는, 상기 인버터가 단지 3개의 페이즈들을 지니는 것으로만 도시되어 있지만, 상기 인버터가 저항 쵸퍼를 포함하여, 도4의 전력 장치(304,306,308)들과 같은 4개의 전력 장치들을 적층시킴으로써, 4개의 페이즈들을 구비하도록 제공될 수도 있다. 또한, 상기 인버터가 페이즈 바(304J,306J,308J)들을 서로에 대하여 전기적으로 연결하여 고유의 페이즈(304G,306G,308G)들로부터 하나로 된 전체 페이즈를 형성하도록 제공될 수도 있다. 전체 페이즈의 전력은 고유의 페이즈 전력들의 합과 같다. 그러한 전체 페이즈는 다른 페이즈들에 연결되어 고전력 인버터를 형성할 수도 있다.
도5는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 전력 장치 어셈블리를 도시한 것이며, 이러한 전력 장치 어셈블리는 인버터(402)이다. 상기 인버터(402)는 4개의 전력 장치(404,406,408,410)들을 지니고, 이러한 전력 장치들 각각은 본 발명에 따른 커패시터 배터리(404A-410A)를 지닌다.
상기 커패시터 배터리들 각각은 2개가 1조를 이루는 판들(404B,404C-410B, 410C)을 지닌다. 이러한 판들에는 각각 플랩들이 제공되어 있으며, 상기 플랩들 사이에는 절연 포일(404D-410D)이 개재되어 버스 바를 형성한다.
각각의 판에는 탭(404E,404D-410E,410F)들이 제공되어 있다. 탭(404E,406E, 408E,410E)들은 제 1 전기 공급 단자(416)에 자체적으로 연결된 제 1 로드(412)와 같은 도전성 부재에 의해 서로 연결되어 있으며, 탭(404F,406F,408F,410F)들은 제 2 전기 공급 단자(418)에 자체적으로 연결된 제 2 로드(414)에 의해 서로 연결되어 있다. 이러한 단자(416,418)들 사이에는 절연 포일(420)이 개재되어 버스-바를 형성한다.
커패시터 배터리(404A-410A)들이 인접하여 있는 경우, 단일 쌍의 도전성 로드(412,414)들로 탭(404E,404F-410E,410F)들을 연결하는 것이 가능하다.
각각의 커패시터 배터리(404A-410A)에는 단일의 부속 장치, 즉 대응하는 인버터 페이즈(404G-410G)가 제공되어 있다. 상기 페이즈들 각각에는 페이즈 바( 404J-410J)에 연결된 전력 모듈(404I-410I)들을 지지하는 냉각 요소(404H-410H)가 구비되어 있다.
상기 냉각 요소(404H-410H)들은 T자형의 횡단면을 지니며, 그 결과, 제 1 쌍의 전력 장치(404,406)들이 제 2 쌍의 전력 장치(408,410)상에, 이들 각각의 냉각 요소들의 높이로 적층될 수 있다. 더욱이, 냉각용 유체를 운송하기 위한 연결부 (422)가 하측의 냉각 요소(408H,410H)들을 연통시키며, 그 결과, 이같은 냉각 요소들이 단일의 유체 유입부에 의해 냉각 유체를 공급받을 수 있다. 더욱이, 상기 냉각 요소들 각각이 그 위에 배치된 냉각 요소와 연통되어 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 인버터(402)는 저항 쵸퍼를 포함하여 4개의 페이즈들을 구비하며 2쌍의 전력 장치들을 서로 적층함으로써 형성된다.
또한, 상기 인버터는, 한편으로는, 페이즈 바(404J,408J)들을 전기적으로 연결하고, 다른 한편으로는, 페이즈 바(406J,410J)들을 전기적으로 연결하도록 제공될 수도 있다.
이러한 경우에는, 고유의 페이즈(404G,408G)들로부터 제1의 전체 페이즈가 형성되고, 고유의 페이즈(406G,410G)들로부터 제2의 전체 페이즈가 형성된다.
상기 전체 페이즈들은 2배의 전력을 지니며, 고전력 인버터를 구성하도록 하나 또는 2개의 추가의 페이즈들에 연결될 수도 있다.
도6은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 전력 장치 어셈블리를 도시한 것이며, 상기 전력 장치 어셈블리는 인버터(502)이다. 이러한 인버터(502)는 4개의 전력 장치(504,506,508,510)들을 지닌다. 상기 전력 장치들 각각은 단일의 부속 장치, 즉 대응하는 인버터 페이즈(504G-510G)를 지닌다. 제 1 쌍의 페이즈(504G,506G)들은 실질적으로 공통의 평면을 따라 배치되며 다른 공통의 평면내에 자체적으로 배치된 제 2 쌍의 페이즈(508G,510G)들 위에 적층된다.
동일한 평면내에 배치된 각각의 쌍의 페이즈들은 공통의 냉각 요소, 즉 페이즈(504G,506G)들에 대한 냉각 요소(505H)와, 페이즈(508G,510G)들에 대한 냉각 요소(509H)를 지닌다. 각각의 페이즈(504G-510G)는 대응하는 냉각 요소에 의해 지지되고 페이즈 바(504J-510J)에 연결된 전력 모듈(504I-510I)들을 지닌다.
상기 페이즈(504G-510G)들 각각은 본 발명에 따른 커패시터 배터리(504A- 510A)들에 각각 연결되어 있다. 상기 커패시터 배터리들 각각에는 한쌍의 판(504B, 504C-510B,510C)들이 제공되어 있으며, 상기 한쌍의 판에는 플랩들이 제공되어 있고, 상기 플랩들 사이에는 절연 포일(504D-510D)이 배치되어 버스-바를 형성한다. 상기 판들에 의해 형성된 플랩들 각각은 도3을 참조하여 설명한 탭(412F,416F)들과 같은 탭(504E,504F-510E,510F)들을 지닌다.
탭(504E,508E)들은 제 1 도전성 로드(512)를 통하여 서로에 대하여 전기적으로 연결되어 있으며, 탭(504F,508F)들은 제 3 도전성 로드(514)에 의해 상호 연결되어 있다. 제 1 및 제 2 전원 단자(516,518)에 연결된 이같은 도전성 로드(512, 514)들 각각 사이에는 절연 포일(520)이 개재되어 상기 도전성 로드들과 함께 버스 -바를 형성한다.
마찬가지로, 한편의 탭(506E,510E)들과 다른 한편의 탭(506F,510F)들은 전원의 대응하는 단자(526,528)들에 연결된 각각의 로드(522,524)들에 의해 상호 연결되어 있다. 더욱이, 절연 포일(530)이 상기 도전성 로드(526,528)들 사이에 개재되어 버스-바를 형성한다.
상기 인버터가 한편으로는 페이즈 바(504J,506J)들을 전기적으로 연결하고, 다른 한편으로는 페이즈 바(508J,510J)들을 전기적으로 연결하도록 제공될 수 있다. 이와같은 방식으로, 2배의 전력을 갖는 2개의 전체 페이즈들은 한편으로는 고유의 페이즈(504G,506G)들로부터, 다른 한편으로는 페이즈(508G,510G)들로부터 각각 얻어진다. 이러한 2개의 전체 페이즈들은 고전력 인버터를 구성하도록 하나 또는 2개의 추가의 페이즈들과 연결될 수 있다.
도4 내지 도6에 도시되고 도4 내지 도6을 참조하여 설명된 모든 실시예들은 커패시터 배터리를 언급하고 있고, 상기 커패시터 배터리의 판들은 플랩들을 지니며, 상기 플랩들 사이에는 버스-바를 형성하도록 절연 포일이 개재되어 있다. 그러나, 도1과 도2에 도시된 커패시터 배터리(4,104)들과 같은 커패시터 배터리들로부터 도4 내지 도6에 도시된 인버터(301,402,502)들과 같은 인버터들을 만드는 것도 가능하다. 더욱이, 도4 내지 도6에 있어서는, 커패시터 배터리들이 전후에 배치된 복수개의 커패시터들로 이루어진 단일의 행을 지닌다. 이러한 행들이 여러개 나란히 배치된 커패시터 배터리를 만드는 것도 가능하다.
본 발명에 의해 지금까지 언급한 목적들을 달성하는 것이 가능해진다. 실제로, 본 발명의 커패시터 배터리에 의하면, 이것을 구비한 전력 장치에 대하여, 기생 인덕턴스가 현저하게 감소될 수 있다. 이와 관련하여, 도7을 참조한다. 도7은 본 발명에 따른 커패시터 배터리를 지니는 전력 장치의 작용을 설명하는 전기 회로도이다.
도7에는 도3에 도시된 커패시터 배터리(204)를 구성하는 여러 요소들이 도시되어 있다. 예를들어, (도시되지 않은) 전원 단자들에 연결된 판(214F,216F)들이 도시되어 있다. 이러한 판(214F,216F)들은 도4에 도시된 전력 모듈(304I)들과 같은 전력 모듈들에 자체적으로 연결된 커패시터(212)들에 연결되어 있다. 도4의 페이즈 바(304J)와 같은 페이즈 바는 상기 전력 모듈(304I)들의 조립체에 전기적으로 연결되어 있다.
도7로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 커패시터 배터리를 구비한 전력 장치내에는 다수의 정류 루프(B)들이 존재한다. 이러한 정류 루프들 각각은 과전압을 발생하는 인덕턴스를 지닌다. 본 발명에 의하면, 상기 정류 루프들은 병렬로 배치되며, 그 결과, 이와같이 발생된 과전압이 전류에 따라 거의 증가하지 않는다. 이것은 도8에 도시된 종래의 전기 회로도와 비교된다. 도8에는 정류 루프(B')들의 어셈블리에 전력을 공급하기 위한 단일의 커패시터(C)가 있다. 이러한 구조로 인해, 그러한 전력 장치의 과전압이 전류에 따라 거의 선형적으로 증가하려는 경향을 갖는다.
본 발명의 전력 장치의 형상에 의하면, 종래의 기술에서 사용되었던 것에 비하여, 한 세트의 연결부들이 현저하게 감소되는 데, 그 이유는 다양한 전력 모듈들에의 전원이 커패시터 배터리에 제공된 2개의 도전성 판들을 거쳐 전기적으로 직접 연결되어 있기 때문이다.
각각의 부속 장치나 또는 부속 장치 모두의 각각의 면들과 동일 평면에 2개의 연결 판들을 배치한다는 사실에 의해, 본 발명의 전력 장치는 현저하게 소형화된다.
본 발명은, 기생 인덕턴스 현상을 제한하며 제조가 간편한 전체 치수가 작은 전력 장치를 제공하는 데 유리하다.
도1 및 도2는 본 발명의 2가지 실시예에 따른 전력 장치의 사시도.
도3은 본 발명에 따른 전력 장치에 채용가능한 커패시터 배터리의 개략적인 사시도.
도4 내지 도6은 본 발명에 따른 3개의 전력 장치 어셈블리의 구조를 보여주는 다이어그램.
도7 및 도8은 본 발명과 선행 기술에 따른 전력 장치의 작용을 각각 보여주는 전기 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 인버터 4,104 : 커패시터 배터리
6,8,10;106,108 : 부속 장치 12 : 커패시터
14,16,114,116 : 판 6B,8B,10B;106B,108B : 전력 모듈

Claims (20)

  1. 전력 모듈(6B,8B,10B;106B,108B)들을 지지하는 적어도 하나의 부속 장치(6, 8,10;106,108)와, 상기 전력 모듈들에 연결된 전원과 연결되고 2개의 연결 판( 14,16;114,116;214,216)들 사이에 평행하게 배치된 하나 이상의 커패시터(12,112, 212)들을 갖는 커패시터 배터리(4;104)를 지니는 전력 장치에 있어서, 상기 부속 장치(6,8,10;106,108) 모두나 또는 각각의 부속장치가 적어도 하나의 제 1 전력 모듈을 지지하는 제 1 면(6',8',10';106',108')과, 적어도 하나의 제 2 전력 모듈을 지지하며 상기 제 1 면에 대향된 제 2 면(6",8",10";106",108")을 제공하고, 상기 제 1 전력 모듈 모두나 또는 각각의 제 1 전력 모듈에는 제 1 판(14;114)이 연결되며, 상기 제 2 전력 모듈 모두나 또는 각각의 제 2 전력 모듈에는 제 2 판(16;116)이 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 판(14;114)은 상기 부속 장치 모두나 또는 각각의 부속 장치의 제 1 면(6',8',10';106',108')과 동일 평면에 있고, 상기 제 2 판(16;116)은 상기 부속 장치 모두나 또는 각각의 부속 장치의 제 2 면(6",8", 10";106",108")과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  3. 제1항에 있어서, 전력 장치가 복수개의 부속 장치들을 지니며, 상기 부속 장치(6,8,10;106,108)들의 제 1 면(6',8',10';106',108')들과, 상기 제 1 면들과 대향된 상기 부속 장치들의 제 2 면(6",8",10";106",108")들이 동일 평면상에 있으며, 상기 커패시터 배터리(4;104)의 전체 용적이 상기 제 1 면(6',8', 10';106',108')들과 상기 제 2 면(6",8",10";106",108")들에 의해 형성된 용적 부분에 포함되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 커패시터 배터리(4;104)가 전력 장치(2)의 중앙에 배치되고, 상기 부속 장치(6,8,10;106,108)들이 상기 커패시터 배터리(4;104) 주변의 적어도 일부분 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커패시터 배터리의 판들이 전력 장치의 냉각 요소의 전기 절연 영역 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  6. 제1항에 있어서, 전력 장치가 인버터를 형성하며, 상기 커패시터 배터리(4;104)의 제 1 판(14;114)이 상기 커패시터(12,112)들의 제 1 단부들을 서로에 대하여 전기적으로 연결하며, 상기 커패시터 배터리(4;104)의 제 2 판(16;116)들이 상기 커패시터(12,112)들의 제 2 단부들을 서로에 대하여 전기적으로 연결하며, 상기 제 1 판(14;114)들과 상기 제 2 판(16;116)들은, 제 1 및 제 2 전원 단자들을, 상기 인버터의 부속 장치(6,8,10,106,108)들에 제공된 냉각 요소(6A,8A,10A,106A,108A)들의 제 1 면(6',8',10',106',108')들과 제 2 면(6",8", 10",106",108")들 상에 배치된 제 1 및 제 2 열의 전력 모듈(6B,8B,10B,106B,108B)들과 각각 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 판(14,16)들이 장방형이며, 3개의 페이즈(6,8,10)들이 상기 판들의 3 개의 측부들 부근에 제공된 페이즈 바(6D,8D,10D)들을 각각 지니는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 판(114,116)들은 장방형이며, 2 개의 아암(106,108)들이 상기 판들의 긴 쪽의 측부들 부근에 제공된 2 개의 페이즈 바(106D,108D)들을 각각 지니는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 판(14,16;114,116;214,216)들에는 돌출편(14B,114B,214B,216B)들이 제공되며, 상기 돌출편들 각각이 대응하는 전력 모듈(6B,8B,10B;106B,108B)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 판(14,16;114,116;214, 216)이 전원의 대응하는 단자에 전기적으로 연결된 탭(14A,16A;114A,116A;214F, 216F)을 지니는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 커패시터(12,112;212)들은 중앙에 관통 개구부를 지니고, 각각의 판(14,16;114,116;214,216)에는 상기 개구부들에 맞게 형성된 오리피스(14C;114C;214C)들이 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 2개의 판(214,216)들에는 플랩(214E,216E)들이 제공되고, 상기 플랩들은 서로를 마주보는 방향으로 돌출되고 적어도 부분적으로 중첩되며, 상기 2개의 플랩들 사이에는 절연 포일(218)이 개재되는 것을 특징으로 하는 전력 장치.
  13. 복수개의 전력 장치(304,306,308;404,406,408,410;504,506,508,510)들과 상기 전력 장치들을 일체로 연결하기 위한 연결 수단(312,314;412,414;512,514,522, 524)을 지니는 전력 장치 어셈블리에 있어서, 상기 전력 장치(304,306,308;404, 406,408,410;504,506,508,510)들은 청구항 제1항 내지 12항중 어느 한 항에 따른 구성을 지니는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 전력 장치 어셈블리는 인버터를 형성하며, 상기 인버터는 복수개의 페이즈들을 지니고, 상기 페이즈들 각각이 병렬로 배치된 복수개의 상기 전력 장치들을 지니며, 각각의 페이즈의 전력이 각각의 페이즈에 제공된 전력 장치의 개수에 비례하는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서, 전력 장치 어셈블리가 인버터를 형성하며, 각각의 전력 장치(304,306,308;404,406,408,410;504,506,508,510)가 단일의 부속 장치를 지니고, 상기 부속 장치가 상기 인버터의 페이즈(304G,306G,308G;404G,406G,408G,410G;504G ,506G,508G,510G)인 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전력 장치(304,306,308)가 서로 적층되는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  17. 제15항에 있어서, 제 1 쌍의 전력 장치(404,406;504,506)들과 제 2 쌍의 전력 장치(408,410;508,510)들이 제 1 및 제 2 평면들 각각에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 쌍의 전력 장치들이 서로 적층되는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 쌍의 전력 장치(404,406,408,410)들의 커패시터 배터리(404A,406A,408A,410A)들이 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  19. 제17항에 있어서, 각각의 쌍의 전력 장치(504,506,508,510)의 페이즈(504G, 506G,508G,510G)들이 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서, 상기 인접한 페이즈(504G,506G,508G,510G)들이 공통의 냉각 요소(505H,509H)를 지니는 것을 특징으로 하는 전력 장치 어셈블리.
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