KR101098297B1 - 커패시터 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능이 다른 복수의 커패시터들을 하나의 케이스내에 안치시킴으로써 커패시터의 조립성과 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감함과 동시에 전기적 노이즈를 효과적으로 제거하고, 커패시터의 인덕턴스를 낮추어 커패시터의 전기적인 특성향상과 품질의 신뢰성을 향상시키기 위한 커패시터 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 고압용 커패시터 모듈 제조시 복수의 커패시터를 부스바로 결선하여 하나의 케이스내에 설치함에 있어 제2 커패시터는 커패시터 모듈의 입력단측에 배치하고, 제1 커패시터는 제2 커패시터 후방에 배치한 뒤 부스바 일부가 절연된 상태로 다층형으로 배치하고, 다른 한편의 부스바는 제1 커패시터와 제2 커패시터 모두에 연결함으로써 인덕턴스를 작게 하여 발열량을 낮춤으로써 고온에서 커패시터의 성능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 방전저항을 케이스와 일체로 제작함으로써 방전저항을 배치하기 위한 공간을 생략할 수 있기 때문에 전기·전자제품 부품의 소형화 및 경량화에도 유용하다.

Description

커패시터 모듈{CAPACITOR MODULE}

본 발명은 커패시터 모듈 제조시 기능이 다른 커패시터들을 하나의 케이스내에 안치시킴으로써 커패시터모듈의 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감하고 노이즈 제거용 스노버 커패시터를 커패시터 모듈의 입력단측에 배치하여 전기적 노이즈 제거 효율을 향상시키고, 또한 극성이 다른 부스바의 일부분이 다층형태로 이격되게 배치함으로써 커패시터 모듈의 인덕턴스를 낮출 수 있는 커패시터 모듈에 관한 것이고, 또한 본 발명은 커패시터에 충전된 전하를 방전시키기 위한 방전저항을 케이스에 고정하고 방전저항 리드선을 부스바에 땜 하거나 또는 리드선 체결부에 나사 또는 볼트로 부스바와 리드선을 연결함으로써 방전저항과 케이스를 일체화에 의해 방전저항을 설치하기 위한 별도의 공간을 필요 없어 전기·전자제품용 부품의 소형화 및 경량화 할 수 있는 커패시터 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 프라스틱 필름 커패시터는 각종 산업분야에 널리 사용되고 있으며, 예를 들면 전기 기기용 커패시터, 저압진상용 커패시터, 인버터 평활용 커패시터, 노이즈를 제거하기 위한 스노버용 커패시터, Y-커패시터, 필터용 커패시터 등이 널리 알려져 있다.

이러한 커패시터는 유전체인 폴리에칠렌텔레프타레이트(PET) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에칠렌나프탈레이트(PEN) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지 등의 프라스틱 필름을 사용하며, 프라스틱 필름의 한면 또는 양면에 금속을 증착한 증착필름을 2매 1조로 하여 권취하고, 권취된 증착필름의 양면에는 아연, 아연 합금, 주석 또는 1차 아연 2차 주석을 용사하여 용사면을 생성하여 커패시터를 만들고, 용사면에 부스바를 연결하여 일체화한 뒤 부스바와 커패시터를 부스바 단자가 케이스의 외부로 노출되도록 케이스내에 안치시킨다. 이후, 커패시터의 절연성과 내구성을 향상시키기 위해 케이스내부에 에폭시 수지 또는 우레탄 수지와 같은 수지 중 어느 하나 혹은 복층으로 충진하여 경화시켜 커패시터 모듈을 제조한다.

종래의 커패시터에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이 케이스(6)에는 스노버용 커패시터(11)나, Y-커패시터(13)를 수용하는 케이스 확장부(12)가 없고, 전기·전자제품(도시하지 않음)에 기능이 다른 커패시터를 함께 사용하기 위해 별도로 제작된 기능이 다른 스노버용 커패시터 모듈(15b) 혹은/및 링크용 커패시터 모듈(15a)를 특정 전기·전자제품(미도시)에 함께 설치하여 사용한다.

전술한 바와 같이 종래에는 기능이 다른 커패시터들은 별도로 제각각 제작하여 사용하기 때문에 작업이 어렵고, 제조비용이 상승하는 문제점이 있고, 또한 극성이 다른 부스바(1,2)와 부스바 단자(4a,4b)가 서로 이격되게 배치되어 있어 인덕턴스가 상승되는 문제가 있다.

인버터용에 있어서는 링크용 커패시터와 스노버용 커패시터 그리고 커패시터 단자의 적어도 하나는 접지시켜 사용하는 Y-커패시터 등 여러 기능의 커패시터들을 필요로 하고 있어 공간이 협소한 인버터에 스노버용 커패시터 모듈(15b)과 링크용 커패시터 모듈(15a)을 조합하여 사용하므로 커패시터의 제작이 번거롭고, 제조비용이 상승하고 인버터에 장착할 때 공간적 제약이 있고, 스노버용 커패시터 모듈(15b)의 부스바(14a) (14b)의 길이가 길어져 인덕턴스와 저항이 증가하므로 노이즈를 효과적으로 제거하기 어려운 문제점이 있다.

노이즈 제거 효율을 좋게 하기 위해 스노버용 커패시터 모듈(15b)을 링크용 커패시터 모듈(15a)의 입력단에 체결하는 경우 공간적 제약이 더욱 크고 작업이 난해하였다.

또한 커패시터 모듈(15)이 장착된 특정 전기·전자제품(도시하지 않음)의 사용이 일시적으로 중단되었을 때 커패시터 모듈(15)에 충전된 전하를 방전시키기 위해 방전저항을 설치해야 하는데, 이 경우 종래에는 커패시터 모듈(15)과 가까운 위치의 전기·전자제품(도시하지 않음)에 부착함으로써 방전저항을 부착하기 위한 별도의 공간을 필요로 하였다.

도 4에 도시된 바와 같이 기존의 고압용 커패시터 모듈(15)의 제조방식은 커패시터(3)의 일측 용사면(5)에 부스바(2,4a)를 연결하고, 다른 부스바(2,4b)로 이웃한 다른 커패시터와 연결한다.

그리고 커패시터(3)의 타측 용사면(5a)에는 또 다른 부스바(1)를 결선하여 부스바(1,2)에 의해 커패시터(3)가 직, 병렬로 연결되는 구조로, 이웃한 각 커패시터(3)에는 커패시터 모듈(15)에 인가되는 전압을 분할할 수 있는 고압용 커패시터 모듈을 제작하였으나 극성이 다른 부스바(1,2)가 서로 이격되게 배치되어 있어 인덕턴스가 증가하는 문제점이 있었다. 아래의 그림 1은 커패시터 4개를 연결했을 때의 등가 회로이다.

<그림 1>

그러나, 커패시터는 사용전압이 높거나 많은 전류가 흐를 경우 커패시터 모듈 내에서 발생되는 열에 의해 커패시터의 전기적 특성이 떨어지고 수명이 단축되며 커패시터의 성능에 대한 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 기능이 다른 각각의 커패시터 모듈을 제조함에 있어 각각의 커패시터를 하나의 케이스내에 안치시킴으로써 커패시터 모듈의 생산성 향상과 제조비용을 절감하고 발열원인으로 작용하는 인덕턴스와 노이즈의 문제점을 해결함과 동시에 방전저항을 케이스와 일체화하여 커패시터를 사용하는 전기/전자 제품의 소형화를 꾀할 수 있는 커패시터 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적에 따른 커패시터 모듈의 해결과제는,

각 커패시터의 용사면에 부스바를 땜하여 일체화하고, 일체화된 부스바와 커패시터를 케이스에 안치시키고 케이스 내부에 절연물질을 충진하여 제조되는 커패시터 모듈에 있어서,

기능이 다른 복수의 커패시터를 단일 케이스내에 안치시킴에 있어 커패시터 모듈(15)의 생산성 향상과 제조비용을 절감하고 커패시터 모듈(15)의 입력단측에 스노버용 커패시터(11)를 배치하여 스노버용 부스바(14a,14b)의 길이를 짧게 하여 인덕턴스를 줄이고 부스바에 의한 저항을 줄이고 노이즈 제거 효율을 향상시키고 극성이 다른 부스바(1,2)(4a,4b)가 서로 전기적으로 불통되면서 부스바(1,2)의 일부를 다층형태로 배치하여 부스바의 인덕턴스를 줄일 수 있다. 또한 고압용 커패시터를 제조함에 있어서는 제2 커패시터(8)를 커패시터 모듈(15) 입력단측에 배치하고 , 제1 커패시터(7)을 제2 커패시터(8) 후방에 배치하여 극성이 다른 제1 커패시터 부스바(9)와 제2 커패시터 부스바(10)의 일부분을 전기적으로 불통되면서 다층형태로 배치함으로써 인덕턴스를 낮추어 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키고, 수명을 연장시킬 수 있어 본 발명의 목적을 구현할 수 있다.

또한, 커패시터 모듈(15)이 장착된 전기·전자제품(도시하지 않음)을 일시적으로 사용하지 않을 때 커패시터 모듈(15)에 충전된 전하를 방전시키기 위한 방전저항(20)을 설치하기 위하여 케이스(6)의 측면에 방전저항 고정부(18)를 설치하여 이곳에 방전저항(20)을 나사 또는 볼트 등으로 고정하고 방전저항 리드선(22)을 극성이 다른 부스바(1,2)에 땜 하거나 또는 리드선 체결부(21)에 나사나 볼트로 부스바(1,2)와 리드선(22)을 연결함으로써 별도의 공간 없이도 고정이 가능하였다.

본 발명에 의하면, 커패시터 모듈(15)을 제조함에 있어 기능이 다른 복수의 커패시터들을 하나의 케이스(6)에 안치시켜 제조함으로써 생산성을 향상시키고, 제조비용을 절감하고, 커패시터 모듈(15)의 입력단측에 스노버용 커패시터(11)를 배치하여 노이즈의 제거효율을 향상시키고 극성이 다른 부스바가 서로 전기적으로 불통되면서 부스바(1,2)(4a,4b)의 일부가 다층형태로 배치되도록 조립하고, 또한 고압용 커패시터를 제조함에 있어서는 제2 커패시터(8)를 커패시터 모듈(15)의 입력단측에 배치하고, 제1 커패시터(7)를 제2 커패시터(8) 후방에 배치하여 극성이 다른 제1 커패시터 부스바(9)와 제2 커패시터 부스바(10)가 전기적으로 불통되면서 일부가 다층형태로 배치되도록 함으로써 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.

방전저항(20)을 케이스(6) 측면의 방전저항 고정부(18)에 나사 또는 볼트 등으로 고정하고 방전저항 리드선(22)을 극성이 다른 부스바(1,2)에 땜 하거나 또는 리드선 체결부(21)에 부스바(1,2)와 리드선(22)을 나사 또는 볼트로 체결하여 방전저항(20)과 케이스(6)를 일체화함으로써 방전저항(20)의 설치를 위한 별도 공간을 마련할 필요가 없다. 따라서, 전기·전자제품 부품의 소형화를 이룰 수 있다.

도 1a는 본 발명의 커패시터 모듈의 케이스 사시도,
도 1b는 기능이 다른 커패시터에 부스바를 연결하고 극성이 다른 부스바를 절연된 상태에서 케이스의 내부와 외부에서 다층형태로 배치된 커패시터 모듈 사시도,
도 1c는 도 1b의 일측 요부 단면도,
도 1d는 본 발명의 다른 실시예로서, 극성이 다른 부스바에 기능이 다른 커패시터들을 조립한 커패시터 모듈의 요부 단면도,
도 1e는 본 발명에 따른 케이스의 다른 실시예를 예시한 사시도,
도 1f는 본 발명에 따른 Y-커패시터를 케이스측면에 위치하고 극성이 다른 부스바가 서로 이격 배치되고 각각의 부스바 단자에 스노버용 커패시터를 조립한 커패시터 모듈에 대한 또 다른 실시예의 사시도이다
도 1g는 본 발명에 따른 극성이 다른 부스바의 일부만이 다층형태로 배치된 커패시터 모듈의 또 다른 실시예 사시도,
도 1h는 본 발명의 또 다른 실시예로서 Y-커패시터를 케이스 측면에 위치하고 부스바 단자를 3조로 하고 각각의 부스바 단자에 스노버용 커패시터를 설치한 커패시터 모듈 사시도,
도 1i는 본 발명의 또 다른 실시예로서 방전저항을 케이스에 체결한 사시도,
도 2a는 종래의 커패시터 모듈 케이스 사시도,
도 2b는 종래의 커패시터 모듈의 사시도,
도 2c는 도 2b의 일측 요부단면도,
도 2d는 종래의 스노버용 커패시터 요부 단면도,
도 2e는 종래의 기능이 다른 커패시터를 조합한 커패시터 모듈의 요부 단면도,
도 3은 본 발명의 고압용 커패시터 모듈의 사시도,
도 4는 종래의 고압용 커패시터 모듈의 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 커패시터 모듈에 대하여 첨부된 도면 도 1a, 내지 도 1i와 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명의 커패시터 모듈 케이스 사시도이고, 도 1b는 기능이 다른 커패시터에 부스바를 연결하고 극성이 다른 부스바를 전기적으로 불통된 상태에서 케이스의 내부와 외부에서 다층형으로 배치한 커패시터 모듈 사시도이고, 도 1c는 도 1b의 일측 요부 단면도이며, 도 1d는 본 발명의 다른 실시예로서 극성이 다른 한 쌍의 부스바에 기능이 다른 커패시터들을 조립된 커패시터 모듈의 요부 단면도이고, 도 1e는 본 발명에 따른 커패시터 모듈 케이스(6)의 다른 실시예를 예시한 사시도이며, 도 1f는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 사시도이고, 도 1g는 본 발명에 따른 극성이 다른 부스바의 일부만이 중첩되도록 한 커패시터 모듈의 또 다른 실시예 사시도이며, 도 1h는 본 발명의 또 다른 실시예로서 Y-커패시터를 케이스 측면에 위치하고 부스바 단자를 3조로 하고 각각의 부스바 단자에 스노버용 커패시터를 설치한 커패시터 모듈 사시도이고, 도 1i는 본 발명의 또 다른 실시예로서 방전저항을 케이스에 체결한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 고압용 커패시터의 사시도이다.

[바람직한 실시예]

도 1a 에서와 같이 케이스(6)의 케이스 확장부(12)를 마련하고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 극성이 다른 한 쌍의 부수바(1,2)에 링크용 커패시터(3)와 Y-커패시터(13)를 땜하여 연결하고, 또 다른 극성이 다른 한 쌍의 부스바(14a, 14b)에 스노버용 커패시터(11)를 땜하여 연결하여 케이스 확장부(12)에 스노버용 커패시터(11)와 Y-커패시터(13)가 배치되도록 케이스(6)내에 안치시킨 구조이다.

도 1b와 도 1c에서와 같이 기능이 다른 복수의 커패시터들을 하나의 케이스(6)내에 함께 안치되도록 조립함으로써 생산성을 향상시키고 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 극성이 다른 부스바(1,2)가 전기적으로 불통되면서 적어도 일부가 다층형으로 배치함으로써 부스바들의 상호 작용에 의해 커패시터 모듈(15)의 인덕턴스를 감소시켜 발열량을 낮출 수 있고, 그 결과 고온에서 커패시터 모듈의 성능에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 케이스 확장부(12)는 케이스 개방부에서 부터 케이스의 바닥면까지 혹은 케이스의 높이 이하로 생성하여도 무관하다.

기능이 다른 각 커패시터들의 정전용량과, 정격전압, 수량은 제조자에 의해서 다양하게 변경할 수 있다.

각 부스바와 부스바간의 절연과 부스바와 커패시터간의 절연방법으로는 이격거리를 두거나 프라스틱 필름, 절연지 등과 같은 절열재를 끼우거나 혹은 전기·전자제품(도시하지 않음)에 체결하기 위한 부스바(1,2)(14a,14b)의 단자부(4a,4b)를 제외한 부스바 표면을 에폭시, 우레탄과 같은 절연물질로 코팅하거나 혹은 프라스틱과 같은 절연재로 감싸거나 피복되도록 사출하거나, 절연재를 부스바에 접착시키는 방법을 적용해 볼 수 있다.

참고로, 전술한 에폭시나 우레탄과 같은 절연물질은 예시적인 것일 뿐 절연가능한 다양한 절연물질들 중 어느 하나를 선택적으로 채택하여도 무방하다.

절연물질의 두께와 폭, 코팅두께는 제조자의 선택에 의해 다양하게 변경할 수 있는 것이다. 또한 상기한 커패시터(3)의 용사면(5)은 제조자의 의도에 따라 케이스(6) 내부에 가로방향 혹은 세로방향 등 다양하게 배치될 수 있다.

케이스(6)에는 커패시터 모듈(15)을 피 부착물(특정 전기/전자 제품)에 고정시키기 위해 볼트 체결용 고정부(16)를 설치하되, 고정부(16)에는 케이스(6)의 사출시 금속 링으로 된 컬러(17)가 인서트 되도록 마련되어 있다.

고정부(16)는 커패시터 모듈(15)의 형상과 크기 등을 고려하여 설치 위치나 개수를 제조자에 의해 다양하게 변경할 수 있다.

도 1d는 도 1c와 비교하면, 도 1d는 링크용 커패시터(3)가 체결된 극성이 다른 한 쌍의 부스바(1,2)에 스노버용 커패시터(11)를 땜하여 연결한 것으로, 스노버용 부스바(14a,14b)를 사용하지 않으므로 생산성이 향상되고 제조비용을 절감할 수 있는 구조이다.

도 1e는 도 1a와 비교하면, 도 1e는 케이스 확장부(12)를 여러 챔버(12a)로 분할한 뒤 각 챔버(12a)에 스노버용 커패시터(11) 또는 Y-커패시터(13)를 안치시키고 절연물질을 충진할 수 있는 커패시터 모듈 케이스를 예시한 사시도이다.

도 1f는 도 1b와 비교하면, 도 1f는 Y-커패시터를 케이스(6)측면에 위치하고 극성이 다른 부스바(1)(2)가 서로 이격 배치되고 각각의 부스바 단자에 스노버용 커패시터를 조립한 커패시터 모듈에 대한 또 다른 실시예의 사시도이다.

도 1g는 도 1b와 비교하면, 도 1g는 극성이 다른 부스바(1,2)의 단자부(4a,4b)를 다층형태로 배치하고 Y-커패시터의 그라운드 부스바(23)를 1개로 인출한 것을 예시한 사시도이다.

도 1h는 Y-커패시터(13)를 케이스(6) 측면에 위치하도록 한 구조이고, 부스바 단자(4a,4b)를 3조로 하고 각각의 부스바 단자(4a,4b)에 스노버용 커패시터(11)를 설치한 것으로, 나머지 구성은 도 1b와 동일하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 고압용 커패시터 모듈(15)은 제2 커패시터(8)의 일측의 용사면에 제2 커패시터 부스바(10) 땜하여 연결하여 커패시터 모듈(15)의 입력단축에 배치하고 제1 커패시터 (7)의 일측의 용사면에 제1 커패시터 부스바(9)를 땜하여 연결하여 제2 커패시터(8)의 후방에 배치하고 커패시터의 타측의 용사면(5)에 또 다른 부스바(1)로 제1 커패시터(7)와 제2 커패시터(8) 모두를 땜하여 연결 하고 제1 커패시터 부스바(9)와 제2 커패시터 부스바(10)가 전기적으로 불통되면서 적어도 일부가 서로 다층형태로 배치함으로써 커패시터 모듈(15)에서의 인덕턴스를 낮추고, 발열량을 줄임으로써 커패시터 모듈(15)의 온도특성을 향상시키고 고온에서도 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다. 물론 커패시터(8)(9)는 도면에서 4개로 결선한 것을 예시적으로 도시하였으나 제1 및 제2 커패시터의 배치에 따른 열 및 수는 제조자가 다양하게 변경할 수도 있다.

1, 2 : 부스바 3 : 링크용 커패시터
4 : 부스바 단자그룹 5 : 용사면
6 : 케이스 7 : 제1 커패시터
8 : 제2 커패시터 9 : 제1 커패시터 부스바
10 : 제2 커패시터 부스바 11 : 스노버용 커패시터
12 : 케이스 확장부 13 : Y-커패시터
14a, 14b : 스노버용 부스바 15 : 커패시터 모듈
15a : 링크용 커패시터 모듈 15b : 스노버용 커패시터 모듈
16 : 고정부 17 : 컬러
18 : 방전저항 고정부 19 : 방전저항 체결부
20 : 방전저항 21 : 방전저항 리드선 체결부
22 : 방전저항 리드선 23 : Y-커패시터 부스바

Claims (7)

1. 프라스틱 필름의 한 면 또는 양면에 금속을 증착하고, 증착된 증착필름을 적층 또는 권취하고, 적층 또는 권취된 증착필름의 양면에 금속을 스프레이하여 커패시터를 만들고, 극성이 다른 부스바를 부스바 상호간과 부스바와 커패시터간에 전기적으로 불통되도록 커패시터에 땜 또는 스폿트로 체결하여 케이스에 안치시킨 뒤 상기 케이스 내부에 절연물질을 충진하여 제조되는 커패시터 모듈에 있어서,
   외벽에 방전저항을 고정되는 고정부와, 스노버용 커패시터가 수납되는 챔버및 내부에 커패시터를 수용하는 수납부를 포함하는 케이스와,
   제1 커패시터 부스바는 상기 케이스내에 안치된 커패시터의 일측 용사면에 연결하고 상기 제1 커패시터 부스바와 연결된 단자부를 케이스의 입력단측과 상기 방전저항과 연결되도록 배치하고,
   제2 커패시터 부스바는 상기 커패시터의 타측 용사면에 연결하고, 제2 커패시터 부스바와 연결된 단자부는 케이스의 케이스의 입력단측과 상기 방전저항의 다른 극성과 연결되도록 배치하되, 상기 제1 및 제2 커패시터 부스바가 서로 절연되도록 다층형태로 상기 커패시터의 상부에 배치되어 있으며,
   상기 케이스의 입력단측에 스노버용 커패시터를 배치하되 상기 스노버용 커패시터의 양 용사면에 상기 제1 커패시터 부스바와 제2 커패시터 부스바를 각각 전기적으로 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 커패시터 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images