KR100798381B1 - 버스 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철도 차량 또는 자동차의 인버터에 사용되는 고전압 전력을 위한 버스 플레이트에 관한 것이고, 구체적으로 전원 플레이트 사이에 열가소성 폴리우레탄 또는 실리콘 절연 필름 시트가 삽입이 되어 안정된 전력의 공급이 가능한 버스 플레이트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 버스 플레이트는 버스 바가 연결되는 다수 개의 결합 공, 커패시터가 결합되는 다수 개의 관통 공 및 입출력 단자를 가진 상부 플레이트; 상부 플레이트와 대응되는 결합 공 및 관통 공 그리고 입출력 단자를 가진 하부 플레이트; 및 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 결합되고 그리고 상부 및 하부 플레이트의 결합 공 및 관통 공과 대응되는 연결 홀을 가진 절연 층을 포함하고, 상기에서 상부 및 하부 플레이트는 각각 절연 도료 화합물로 코팅이 되고 그리고 절연 층은 폴리우레탄 또는 실리콘 절연 필름 또는 시트가 되는 것을 특징으로 한다.
인버터, 버스 플레이트, 버스 바, 폴리우레탄

Description

버스 플레이트{Bus Plate}
도 1은 본 발명에 따른 버스 플레이트의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 버스 플레이트의 다른 실시 예에 대한 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
본 발명은 철도 차량 또는 자동차의 인버터에 사용되는 고전압 전력을 위한 버스 플레이트에 관한 것이고, 구체적으로 전원 플레이트 사이에 열가소성 폴리우레탄 또는 실리콘 절연 필름 시트가 삽입이 되어 안정된 전력의 공급이 가능한 버스 플레이트에 관한 것이다.
높은 전력의 공급이 필요한 철도 차량의 경우 차량의 주행 속도 및 기동력을 조절하기 위하여 다수 개가 절연되어 적층된 버스 플레이트에 절연 게이트 쌍극 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT) 스위칭 소자가 결선이 되어 있는 인버터 스택이 사용된다. 인버터 스택의 버스 플레이트는 외부에 노출이 되어 설치되므로 외부 충격으로 인한 파손 및 일시적인 쇼트로 인한 파손의 위험을 방지 할 수 있도록 제조되어야 한다.
버스 플레이트에 관한 선행 기술로 실용신안등록번호 제260946호가 있다. 제시된 선행 고안에 따르면 버스 플레이트는 4개의 전원 플레이트, 각각의 층 사이에 접착제가 도포된 절연 필름 시트 및 외부와 밀폐하기 위한 에폭시 몰딩을 포함하는 버스 플레이트를 제공한다. 제시된 선행 고안은 외부의 충격으로부터 보호된다는 문제점을 해결하였지만 쇼트 발생은 완전히 방지하기 힘들다는 문제점을 가진다. 아울러 버스 플레이트가 가져야할 다른 문제점인 절연성은 여전히 개선의 여지를 남겨 두고 있다.
본 발명은 위와 같은 선행 고안 및 공지된 버스 플레이트와 관련된 발명의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 플레이트 사이에 열가소성 폴리우레탄 및 실리콘 절연 필름 시트가 삽입된 버스 플레이트를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 버스 플레이트는 버스 바가 연결되는 다수 개의 결합 공 및 커패시터가 결합되는 다수 개의 관통 공을 가진 상부 플레이트; 상부 플레이트와 대응되는 결합 공 및 관통 공을 가진 하부 플레이트; 및 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 결합되고 그리고 상부 및 하부 플레이트의 결합 공 및 관통 공과 대응되는 연결 홀을 가진 절연 층을 포함하고, 상기에서 상부 및 하부 플레이트는 각각 절연 도료 화합물로 코팅이 되고 그리고 절연 층은 폴리우레 탄 또는 실리콘 절연 필름 또는 시트가 된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 절연 도료 화합물은 15 내지 20 wt%의 페놀 수지, 10 내지 20 wt%의 에폭시 수지, 3 내지 5 wt%의 왁스, 1 내지 4 wt%의 경화촉진제, 30 내지 60 wt%의 충진 화합물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 절연 층은 0.2 내지 2 ㎜의 두께를 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 버스 바 및 상부 플레이트 사이에 접착된 절연 층과 동일한 소재의 절연 바를 더 포함한다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 사용하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 의도를 가진 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 버스 플레이트의 분해 사시도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 버스 플레이트(1)는 버스 바(bus bar)(11), 상부 플레이트(12), 절연 층(13) 및 하부 플레이트(14)를 포함한다. 버스 바(11)는 전력 공급 라인으로 입력 단자(111) 및 출력 단자(112)를 포함하고 그리고 얇은 판 형태로 형성되어 상부 플레이트(12)의 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 결합된다. 버스 바(11)는 고속 스위칭 소자인 IGBT에 연결이 될 수 있다. 상부 플레이트(12)는 전도성을 가진 구리 또는 알루미늄과 같은 금속 판 형태로 버스 바(11)와 결합되는 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d) 및 커패시터가 결합되는 관통 공(122a, 122b, 122c)을 포함한다. 그리고 하부 플레이트(14)는 상부 플레이 트(12)와 대응되는 결합 공 및 관통 공을 포함하고 그리고 유사한 재질 및 형태로 제조된다.
상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14)는 각각 절연 물질로 코팅이 될 수 있다. 이러한 코팅을 위한 절연 도료는 수지 화합물, 경화 촉진제 및 충진 화합물이 혼합된 혼합 도료가 사용될 수 있다. 수지 화합물은 에폭시 수지, 페놀 수지, 그리고 경화 촉진제는 폴리아민 또는 이미다졸과 같은 화합물이 될 수 있다. 절연을 위한 코팅 물질의 선택은 쇼트 방지, 전력 전달의 효율성 및 버스 플레이트 자체의 내구성을 위하여 융점을 고려하여 결정이 되어야 한다. 상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14)의 코팅을 위한 도료 화합물은 적절하게는 적어도 60 ℃의 융점 또는 연화점을 가지는 것이 바람직하다. 코팅을 위한 도료 화합물이 이러한 조건을 만족시키기 위하여 도료 화합물은 15 내지 20 wt%의 페놀 수지, 10 내지 20 wt%의 에폭시 수지, 3 내지 5 wt%의 왁스, 1 내지 4 wt%의 경화촉진제, 30 내지 60 wt%의 충진 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 도료 화합물 중 에폭시 수지는 비스페놀 A 에폭시 수지 또는 노블락 에폭시 수지가 될 수 있고 그리고 왁스는 폴리에틸렌, 폴리플르오르, 폴리프로필렌 왁스 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 도료 화합물의 경화 촉진제는 이미다졸 류, 포스핀 류, 아민류, 페놀류 또는 이들의 혼합물이 될 수 있고 그리고 충진 화합물은 실리카, 규산칼슘, 탄소섬유 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 절연 코팅 혼합물을 사용하여 상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14)를 코팅하는 방법은 이 분야에서 공지된 방법을 따른다.
절연 도료 화합물로 코팅이 된 상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14) 사 이에 절연 층(13)이 삽입된다. 절연 층(13)은 상부 플레이트(12)의 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 대응되는 연결 홀(131a, 131b, 131c, 131d)을 포함하고 그리고 폴리우레탄 또는 실리콘 필름 또는 시트 형태로 제조된다. 이러한 절연 층(13)의 두께는 0.2 내지 2 ㎜가 될 수 있고 그리고 고온에서 속성으로 경화되는 접착제의 의하여 두 개의 플레이트(12, 14)와 접착이 된다. 접착제는 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지가 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이 분야에서 공지된 임의의 접착제가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 버스 플레이트의 다른 실시 예에 대한 분해 사시도를 도시한 것이다.
쇼트 및 절연 문제는 상부 플레이트(14) 및 버스 바(11) 사이에도 발생할 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 버스 플레이트는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 버스 바 (11) 및 상부 플레이트(14) 사이에 절연 바(23)를 설치한다. 절연 바(23)는 절연 층(13)과 동일하게 폴리우레탄 또는 실리콘 필름 또는 시트 형태로 0.2 내지 2 ㎜의 두께로 제조될 수 있다. 그리고 절연 바(23)는 고온에서 속성으로 경화되는 접착제의 의하여 상부 플레이트(12) 및 버스 바(11)의 사이에 접착된다.
절연 바(23)는 버스 바(11)보다 넓은 폭을 가지며 연결 돌기(211)에 결합하는 연결 공(231)을 가진다. 연결 공(231)은 연결 돌기(211)에 비하여 더 큰 직경을 가진다. 예를 들어 절연 바(23)는 버스 바(11)에 비하여 0.5 내지 2 cm 정도의 여분의 폭을 가질 수 있다. 그리고 연결 돌기(211)는 0.2 내지 0.5 cm의 바깥쪽 여유 를 가지고 연결 공(231)에 결합될 수 있다. 상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14)가 각각 코팅이 되고 그리고 상부 플레이트(12) 및 하부 플레이트(14) 사이에 절연 층(13)이 개재되어 이중으로 절연이 된다. 버스 바(11)는 네 개의 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 결합이 된다. 도 1을 참조하면 네 개의 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)은 상부 플레이트(12), 하부 플레이트(14) 및 절연 층(13) 각각에 서로 대응이 되도록 형성된다. 그러나 상부 플레이트(12) 또는 하부 플레이트(14)에 형성된 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d) 및 절연 층(13)에 형성된 결합 공에 대응되는 연결 공은 직경이 서로 다른 것이 유리하다. 상부 및 하부 플레이트에 형성된 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 비하여 절연 층에 형성된 연결 공은 직경이 더 작은 것이 유리하다. 이는 버스 바(11)가 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 결합이 된 이후 전기적으로 소통이 되는 경우 발생할 수 있는 쇼트를 방지하기 위한 것이다. 버스 바(11)의 연결 돌기(211)의 둘레 부분은 상부(12) 및 하부 플레이트(14)에 직접 접촉이 되지 않고 단지 절연 층(13)에만 접촉이 되거나 또는 극히 작은 갭을 형성하게 된다. 그리고 상부(12) 및 하부 플레이트(14)에 형성된 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d)에 대하서는 충분히 큰 간격을 유지하게 되어 쇼트가 방지될 수 있다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 버스 플레이트는 교류 전압 6000 V에서 약 1분간 유지될 수 있다. 그리고 상부(12) 및 하부 플레이트(14)가 각각 절연 도료 화합물로 코팅이 되고 그리고 폴리우레탄 또는 실리콘으로 이루어진 절연 층(13)으로 인하여 우수한 절연 저항 특성을 가진 것으로 나타났다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 버스 플레이트는 버스 바(11), 상부 플레이트(12), 절연 층(13) 및 하부 플레이트(14)를 포함하고, 각각의 플레이트 및 층(12, 13, 14)은 버스 바(11) 또는 다른 회로 소자를 결합시킬 수 있는 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d), 다수 개의 커패시터가 설치될 수 있는 관통 공(122a, 122b, 122c), 입력 단자(30), 출력 단자(31a, 31b) 및 다수 개의 회로 소자 연결 공(32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g)을 포함한다. 회로 소자 연결 공(32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g)은 버스 플레이트의 전기적 안전 또는 다른 전기 장치와 연결되는 회로 소자와의 연결을 위하여 형성된다.
상부 플레이트(12), 절연 층(13) 및 하부 플레이트(14)의 각각에 형성된 결합 공(121a, 121b, 121c, 121d), 관통 공(122a, 122b, 122c) 또는 회로 소자 연결 공(32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g)은 연결되는 소자의 형태에 따라 각각의 홀의 직경이 결정되어 전기 안전사고를 방지할 수 있다. 그러나 특별히 버스 바(11)가 연결되는 결합 공은 절연 층(13) 직경이 상부 및 하부 플레이트(14)의 결합 공의 직경보다 더 작도록 형성되어 쇼트가 방지될 수 있도록 한다. 이와 같은 형태에서 버스 바(11)의 입출력 단자(도 1 참조)는 직접 상부 또는 하부 플레이트(12, 14)에 접촉하지 않게 된다.
도 3에 제시된 실시 예에서 도 2와 관련하여 설명을 한 것처럼, 버스 바(11) 및 상부 플레이트(12) 사이에는 절연 바가 설치될 수 있다.
위에서 본 발명에 따른 버스 플레이트의 실시 예가 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고 제시된 실시 예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않고 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한이 된다.
본 발명에 따른 버스 플레이트는 전원의 안정적인 전달 및 공급을 가능하게 하고 전류 손실이 최소로 감소시킬 수 있도록 한다. 아울러 버스 플레이트는 절연 물질로 피복이 되지 않고 단지 코팅이 되어 있어 효율적인 열의 방출이 이루어져 온도의 계속적인 상승을 방지하여 방열판의 기능을 가지도록 한다. 또한 인버터 내부의 IGBT 소자의 불량으로 인한 소자 교환이 용이하도록 하고 그리고 버스 플레이트에 다른 회로 소자들의 연결이 용이하도록 한다. 아울러 IGBT 소자가 폭발하는 경우 버스 플레이트가 안전판의 역할을 하여 인버터의 내구성이 향상되도록 한다.

Claims (5)

  1. 버스 플레이트에 있어서,
    버스 바가 연결되는 다수 개의 결합 공 및 커패시터가 결합되는 다수 개의 관통 공을 가진 상부 플레이트;
    상부 플레이트와 대응되는 결합 공 및 관통 공을 가진 하부 플레이트; 및
    상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 결합되고 그리고 상부 및 하부 플레이트의 결합 공 및 관통 공과 대응되는 연결 홀을 가진 절연 층을 포함하고,
    상기에서 상부 및 하부 플레이트는 각각 절연 도료 화합물로 코팅이 되고 그리고 절연 층은 폴리우레탄 또는 실리콘 절연 필름 또는 시트가 되는 것을 특징으로 하는 버스 플레이트.
  2. 청구항 1에 있어서, 절연 도료 화합물은 15 내지 20 wt%의 페놀 수지, 10 내지 20 wt%의 에폭시 수지, 3 내지 5 wt%의 왁스, 1 내지 4 wt%의 경화촉진제, 30 내지 60 wt%의 충진 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 플레이트.
  3. 청구항 1에 있어서, 절연 층은 0.2 내지 2 ㎜의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 버스 플레이트.
  4. 청구항 1에 있어서, 절연 층과 동일한 소재의 절연 바가 버스 바 및 상부 플레이트 사이에 접착된 것을 특징으로 하는 버스 플레이트.
  5. 버스 플레이트에 있어서,
    버스 바가 연결되는 다수 개의 결합 공, 커패시터가 결합되는 다수 개의 관통 공 및 회로 연결 소자 연결 공을 가진 상부 플레이트;
    상부 플레이트와 대응되는 결합 공, 관통 공 및 회로 소자 연결 공을 가진 하부 플레이트; 및
    상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에 결합되고 그리고 상부 및 하부 플레이트의 결합 공, 관통 공 및 회로 소자 연결 공과 대응되는 연결 홀을 가진 절연 층을 포함하고,
    상기에서 상부 및 하부 플레이트는 각각 절연 도료 화합물로 코팅이 되고 그리고 절연 층은 폴리우레탄 또는 실리콘 절연 필름 또는 시트가 되고 그리고 상부 플레이트 및 하부 플레이트의 결합 공의 직경은 절연 층의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 버스 플레이트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56150458A (en) 1980-04-22 1981-11-20 Toshiba Corp Masking device for fluid and dip coating method
US4885187A (en) 1988-11-07 1989-12-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for coating electrical bus bars and the like
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