KR102120079B1 - 필터 - Google Patents

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Abstract

EMC 필터(1)와 관련이 있는 본 발명의 과제는, 구조가 단순하고, 제조비용이 경제적이면서 내열성으로 형성된 EMC 필터(1)를 제시하는 것이다. 상기 과제는, 초크(4, 5)의 코어가 하나 또는 2개의 코어부(10)로 구성되는 방식으로 형성되어 있고, 하나 이상의 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)이 코어의 외측면에 배치되어 있으며, 그리고 코어의 이러한 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)이 냉매 압축기의 하우징(12)에 배치되어 있으며, 이 경우 상기 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23) 영역에서 상기 하우징(12)이 평평하게 또는 오목하게 설계되어 있음으로써 해결된다.

Description

필터{EMC-FILTER}
본 발명은, 코어(core)를 갖는 하나 이상의 초크(choke) 및 다수의 콘덴서를 구비하는 수동 EMC 필터(passive EMC-filter)에 관한 것이다.
그 내부에서는 전압 또는 전류에 의해 개폐 동작(switching operation)이 실행되는 전자 조립체(electronic assembly)들 내에서는, 이러한 개폐 동작의 결과로서, 간섭 신호 방사와 관련하여 생성되는 전기 임펄스(electrical impulse)로 인해 간섭이 발생한다. 이러한 간섭은 전자파(electromagnetic wave)로서 전도성으로뿐만 아니라 자유 공간을 통해 무선으로도 확대될 수 있다.
의도치 않은 전기적 또는 전자기적 영향을 통해서 다른 기기들을 방해하지 않고, 또는 다른 기기들에 의해 방해받지 않도록 하는 기술 설비(technical equipment)의 능력은 전자기 적합성(EMC: electromagnetic compatibility)으로 명명된다.
상기와 같은 간섭을 방지하기 위해 또는 확대를 최소화하기 위하여 선행 기술에는, 상기와 같은 조립체들에 필터 유닛, 소위 EMC 필터 또는 선로 필터(line filter)를 설치하는 방법이 공지되어 있다. 또한, 간섭 신호의 지나치게 큰 진폭으로 인해 다른 전자 조립체들 또는 기기들의 정상적인 기능에 미치는 영향을 피하기 위해, 전자 조립체들을 보호 또는 차폐하는 조치를 취하는 방법도 공지되어 있다.
상기와 같은 EMC 필터는 예를 들면 하이브리드 차량 및 전기 차량에 사용된다. 본 명세서는, 미리 정해진 전자기 한계 값이 준수되도록 보장하기 위해 특히 차량의 전동식 냉매 압축기(electric refrigerant compressor)에서의 EMC 필터 사용과 관련이 있다.
순환되는 기기에 의해 준수되어야 할 상기와 같은 간섭 신호의 크기는 이러한 기기와 관련된 EMC 표준에서 정해지고 준수해야 할 한계 값을 참고로 설명된다.
이와 관련해서는 예를 들면, 자동차와 이러한 자동차에 부착 · 사용되는 장치 및 부품의 국제 통일 기술 규정 협정의 목록을 포함하는 소위 ECE 규정이 공지되어 있다. 무선 간섭 억제(radio interference suppression) 영역은 예를 들면 ECE R10에 의해 다루어지는데, 이러한 규정은 향후 개발(future development)에 있어 유의해야 하고, 허용되는 간섭 방사(interference radiation)를 더욱 감소시키는 결과를 낳는다.
전기 모터를 트리거링하고, 이와 더불어 진폭이 큰 전류를 스위칭하는 전기 변환기(인버터(inverter))들의 작동 시에도 전자기 간섭 방사가 발생된다. 상기와 같은 변환기는 예를 들면, 차량의 공조 압축기(air-conditioning compressor) 내에 있는 모터를 트리거링할 때 사용된다.
전기 또는 전자 조립체들의 간섭 방사를 억제하기 위한 공지된 해결책은 수동 EMC 필터를 사용하는 것으로서, 이러한 수동 EMC 필터는 예를 들어 작동 전압 공급 라인 내에 삽입된다. 이와 같은 수동 EMC 필터는 통상적으로 콘덴서, 코일 및 저항기와 같은 수동 부품들의 도움으로 실현되며, 이러한 부품들은 공지된 적합한 방식에 의해서 상호 연결되어 있고, 그 결과 원하는 필터 효과를 발생시킨다.
일종에 EMC 필터에 의해 필터링 되는 간섭의 경우 소위 공통 모드 간섭과 차동 모드 간섭(common-mode and differential-mode interference)이 구분된다. EMC 필터에 의해 필터링 되는 간섭 스펙트럼은 실제로 중첩되는 간섭 비율의 합으로 구성된다.
예컨대, 전동식 냉매 압축기용 변환기의 유형, 구조 그리고 특히 전압 레벨은, 양측 간섭 비율 중 어느 측 간섭 비율이 초과하고, 그 결과 어느 측 간섭 비율이 더 많이 필터링 되어야 하는지를 결정한다.
약 48V의 전압 범위에서 작동되는 냉매 압축기용 변환기들의 경우, 낮은 작동 전압과 동시에 예를 들어 100A 내지 200A 범위에서 발생하는 높은 전류로 인해 특히 차동 모드 간섭이 발생한다.
선행 기술에는, 수동 EMC 필터 내에서 소위 콘덴서와 결합하는 방식으로 초크를 사용하여 상기와 같은 차동 모드 간섭을 필터링 하는 방법이 공지되어 있다. 이를 위해서 예를 들면 변환기의 각각의 공급 라인(HV+ 및 HV-) 내에 하나씩의 초크(L1 및 L2)가 삽입되고, 그리고 상응하는 콘덴서(C1 및 C2)들이 상기 초크(L1 및 L2) 전후로 상기 공급 라인(HV+ 및 HV-)들 사이에 배치된다. 또한, 제3 콘덴서(C3)가 입력 라인(HV-)과 수동 EMC 필터의 대지 전위(ground potential) 사이에 배치되고, 제4 콘덴서(C4)가 상기 입력 라인(HV+)과 상기 수동 EMC 필터의 대지 전위 사이에 배치된다.
초크는, 전기 라인들 내에서 전류를 제한하기 위한, 자기장 형태의 에너지를 중간 저장하기 위한, 임피던스 조정하기 위한 또는 필터링 하기 위한 코일 또는 인덕턴스로서 알려져 있다. 상기와 같은 초크는 전기 조립체의 전압 공급 라인 내에 삽입되는 경우가 많다. 리액턴스(reactance)로도 명명되는 소위 전기 조립체의 유도성 저항을 증가시키기 위하여, 초크들은 또한 연자성 코어를 포함하는 경우가 많다. 연자성 재료와 같이 자기장 내에서 쉽게 자화(magnetize)되는 강자성 재료를 사용하는 것도 공지되어 있다.
변환기의 공급 라인(HV+ 및 HV-)들 내에 배치된 초크(L1 및 L2)들은, 예컨대 150A 이상의 범위에 놓여 있을 수 있는 변환기의 최대 가능한 입력 전류에 의해 관류되며, 이에 따라 이러한 전류 부하에 상응하게 치수 설계되어야 한다.
상기와 같은 높은, 간섭 중첩된 입력 전류는 초크(L1 및 L2)들에서 자기장 생성으로 이어진다. 공동 코어 상에 배치된 2개의 초크 권선의 반대 방향 권선 감각(sense of winding)으로 인해 상기 공동 코어 내에서 입력 전류의 자기장들이 제거되는 소위 공통 모드 초크(common mode choke)와 달리, 차동 모드 초크의 경우 상기와 같은 포지티브 효과가 발생하지 않는다.
이 때문에 기술상, 공동 코어 상에서, 차동 모드 초크 또는 차동 모드 간섭이 감소되는 초크를 제거하는 것이 유의적이지 않은데, 그 이유는 2개의 권선의 자기장이 코어 내에서 중첩되고, 상기와 같은 어레인지먼트 내에서는 소위 포화 효과(saturation effect)가 더 일찍 발생하기 때문이다.
예컨대, 48V의 작동 전압에서 150V와 같거나 큰 범위의 상대적으로 큰 입력 전류로 인해, 초크들 또는 차동 모드 초크들의 코어 내에서는 몇 와트의 전력 손실과 함께 상당한 코어 손실이 발생한다. 이러한 손실은 사용된 코어 재료의 특성 및 권선 구조에 의해 결정된다.
상기와 같은 전력 손실은 초크들의 코어 가열로 이어지며, 그 결과 코어 특성이 재차 변경된다. 포화 효과가 발생하기 전에 최대 플럭스 밀도(flux density)가 감소하는 방식으로 페라이트 코어(ferrite core) 가열 시 이러한 페라이트 코어의 자성 특성이 변경된다는 점은 특히 단점으로 언급될 수 있다.
선행 기술에 따르면, 예컨대, 수동 EMC 필터 초크의 페라이트 코어는 냉각 없이 작동되는 것이 통상적이다. 가열로 인해 상기와 같은 EMC 필터의 컴포넌트들, 특히 초크들은 과잉 치수 설계되며, 이렇게 함으로써 변환기 환경 내에서 이러한 변환기 및 다른 조립체들의 확실한 그리고 간섭 없는 작동이 보장될 수 있다.
대안적으로는 초크 또는 트랜스포머의 코어가 공기에 의해 관류될 수 있으며, 이러한 것은 능동 공기 냉각으로도 명명된다.
또한, 초크 또는 트랜스포머의 코어를 냉각액으로 플러싱(flushing) 하는 방법도 공지되어 있으며, 이러한 것은 능동 액체 냉각(active liquid cooling)으로도 명명된다.
파워 일렉트로닉스(power electronics) 영역에서는 출력 밀도가 상대적으로 높은 경향이 있다. 이와 같은 높은 출력 밀도에 도달할 수 있도록, 시스템들은 그들의 토폴로지(topology) 및 반도체 선택과 관련하여 최적으로 형성되어야 한다. 또한, 컴포넌트들의 설치 공간 체적이 감소되어야 한다. 그러나 감소된 표면과 관련하여 감소된 체적은 상기와 같은 조립체들의 충분한 냉각 가능성을 방해한다.
상기와 같은 조립체들을 냉각하기 위한 해결책은, 링크: http://www.pes.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/biela_PCC07.pdf에서 확인할 수 있는 J. Biela 및 J. W. Kolar의 문헌 "Cooling Concepts for High Power Density Magnetic Devices"에 공지되어 있으며, 상기 해결책에서는 전열관(heat pipe)이 열교환기로서 이용될 수 있고, 이 경우 상기 전열관은 매체의 증발열을 이용하여 예를 들면 전열관의 제1 단부에서 제2 단부로 열량(heat quantity)을 운반할 수 있다.
그러나 상기와 같은 냉각 방법들은, 예컨대 자동차와 같은 차량의 전동식 냉매 압축기에서, 기술상 복잡하고 많은 설치 공간을 필요로 하며 동시에 큰 비용을 들여서만 실현될 수 있다.
본 발명은 구조가 단순하고, 제조비용이 경제적이면서 내열성(temperature-resistant)으로 형성된 EMC 필터를 제시하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항으로서 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 대상에 의해서 해결된다. 개선예들은 종속 청구항 2 내지 10에 기재되어 있다.
상기 EMC 필터는 코일 및 콘덴서와 같은 다수의 수동 컴포넌트로 이루어져 있다.
수동 EMC 필터의 통상적인 회로도에서는 변환기의 공급 라인(HV+ 및 HV-)들 내에 초크들이 배치되어 있다. 또한, 콘덴서들 또는 커패시터들은 상기 초크들 전후로 공급 라인(HV+ 및 HV-)들 사이에 그리고 각각 대지 전위와 공급 라인(HV+) 사이에 그리고 대지 전위와 공급 라인(HV-) 사이에 제공되어 있다.
상기와 같은 수동 EMC 필터 내에 제공된 초크들은, 고전류 발생으로 인해 예를 들면 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체 레일, 소위 구리 레일을 구비하여, 즉 전기 도체로서 설계된다. 초크 코어용 자성 재료를 적합하게 선택함으로써, 초크에 필요한 권선 수가 매우 작게 유지될 수 있다.
특수한 일 실시예에서 권선이 U자 형태로 구부러진 구리 레일 형태로 설계되고, 이때 상기 구리 레일은 페라이트 코어에 의해 수용된다. 따라서 본 실시예에서 사용된 권선은 단 하나의 권선 수를 갖는다.
1개의 부분으로 이루어진 페라이트 코어는 예를 들면 링(ring) 또는 링 코어(ring core)와 같은 임의의 몸체를 가질 수 있다. 이와 같은 초크의 제조를 단순화하기 위해서는 2개 이상의 부분으로 이루어진 초크 코어를 제조할 수도 있다. 이와 같이 예를 들면 2개의 C자형 코어 또는 페라이트 코어를 사용하여, 이미 U자형으로 구부러진 권선 또는 구리 도체 레일을 C자형 코어의 제1 코어 내에 삽입하고, 상기 C자형 코어의 제2 코어로 덮을 수 있으며, 이러한 방식으로 권선 또는 도체 레일을 둘러싸는 최종 코어를 얻을 수 있다. 상기와 같은 코어의 형태는 예를 들면 사각형 또는 링형 형태로 설계될 수 있다.
코어의 분할 또한 가능한데, 예를 들면 필요한 초크 코어가 결합 방식으로 이루어지는 4개의 부분 코어로의 분할도 가능하다.
코어가 하나 이상의 평평한 또는 볼록한 외부 표면(이하 열 전달 표면으로 표기됨)을 갖도록 제한하여, 외부 형태를 자유롭게 형성할 수도 있다. 따라서 코어는 예를 들면 평평한 표면을 갖는 정육면체, 직육면체 또는 구 형태도 가질 수 있다. 대안적으로 열 전달 표면으로서 볼록한 표면 윤곽을 갖는 구 표면의 부분 영역도 선택될 수 있다.
계속해서 코어가 평평한 또는 볼록한 2개의 외부 표면을 갖는 것이 바람직하며, 이 경우 상기 표면들은 바람직하게 마주보고 배치되며, 그 결과 예를 들면 상기 2개의 평평한 표면이 서로 평행하게 배향되는 방식으로 코어의 외벽에 배치되어 있다.
본 발명에 따르면, 초크 코어의 상기 열 전달 표면 또는 평평하게 설계된 열 전달 표면들 중 하나는 냉매 압축기의 하우징에 배치되어 상기와 같은 방식으로 열을 상기 코어로부터 하우징 내로 전도하며, 이 경우 상기 냉매 압축기의 하우징은 코어의 열 전달 표면 영역에서 평평하게 형성된 표면을 갖는다. 냉매 압축기 하우징의 외벽에서 수행되는 이러한 배치는, 코어와 하우징 사이에 소규모 열 전달 저항이 형성되고, 그 결과 열이 코어로부터 더 잘 전도될 수 있도록 이루어진다. 소규모 열 전달 저항으로는 와트당 또는 10 Kelvin 값 또는 그 이하의 값으로 간주된다.
이와 관련하여 캐스팅 방법으로 제조될 수 있고, 이 때문에 거친 표면을 갖는 하우징의 표면은 예를 들면 평면으로 밀링, 그라인딩 또는 샌딩될 수 있다. 또한, 코어로부터 냉매 압축기의 하우징 내로 열 전도를 향상시키기 위해 열 전도성 페이스트, 열 전도성 베이스 또는 소위 "갭 패드"(gap pad)와 같이 열 전도성 패드가 코어의 열 전달 표면과 하우징 사이에 배치될 수 있다.
열 계면 재료(thermal interface material) 또는 열 전성도 재료로도 공지되어 있고 2개의 표면 사이 열 전달을 향상시키는 상기와 같은 갭 패드는 일면 또는 양면 접착식 방법으로 설계되며, 이에 따라 코어를 하우징에 우수하면서도 확실하게 고정할 수 있도록 한다. 또한, 갭 패드에 의해서는 비평탄성 또는 표면 거칠기가 보정될 수 있다. 갭 패드용 재료로는 예를 들면 고무 코팅된 유리 섬유 재료 상에 채워진, 열 전도성 폴리머(thermally conductive polymer)가 사용될 수 있으며, 이때 상기 폴리머는 예를 들면 1.0W/m-K 전도율을 갖는다.
갭 패드의 상기와 같은 특성들은, 예를 들면 개별 부품들의 표면 품질과 관련하여 제작상 공차가 발생하는 경우에도, 코어의 열 전달 표면과 하우징의 향상된 열 전달을 보장한다. 계속해서 갭 패드에 의해서는 진동 강도 및 구조물의 공차 보정도 향상된다. 따라서 진동 발생 시 컴포넌트들이 자여 발진(self-oscillate)하지 않을 수 있다.
볼록하게 설계된 열 전달 표면이 이용되는 경우, 볼록하게 형성된 열 전달 표면 영역에서 냉매 압축기의 하우징이 오목하게 설계되고, 이에 따라 상기 열 전달 표면 영역에서 코어 및 하우징의 표면 윤곽이 서로 적합하게 조정될 수 있다. 이러한 조정은 코어로부터 냉매 압축기의 냉각된 하우징 내로의 우수한 열 전달을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시 형태에서는 예를 들어 2개의 절반부로 이루어진, EMC 필터의 초크 코어의 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면이 냉매 압축기의 하우징에 배치된다. 선택적으로 갭 패드가 열 전달 표면과 하우징 사이에 배치된다. 코어를 확실하게 고정하기 위해 브래킷(bracket)이 제공되어 있으며, 이러한 브래킷은 사각형 코어에서 예를 들면 U자형으로 설계되어 상기 코어 위에 배치되며, 그리고 단부들에 의해 냉매 압축기의 하우징에 고정된다. 이러한 고정은 나사, 볼트 또는 정렬 핀과 같은 고정 수단들을 수용하기에 적합한 러그들에 의해 또는 접착제에 의해 이루어질 수 있다. 상기와 같은 고정 수단들은 하우징과 연결되고, 따라서 브래킷을 지지한다.
다른 외부 형태를 갖는 코어가 사용되면, 브래킷도 상응하게 사용된 외부 형태에 적합하게 조정된다.
브래킷은 나사로 조여진 후 냉각제에 의해 관류되는 냉매 압축기의 하우징에 코어를 고정 가압한다. 상기 냉각제는 냉매 압축기의 어레인지먼트 내에서 냉각 출력을 발생시킬 때 사용된다.
코어가 2개의 마주 놓인 평평한 그리고/또는 볼록한 열 전달 표면을 가질 경우, 냉매 압축기의 하우징과 떨어져서 마주보는 제2 열 전달 표면과 브래킷 사이에는 마찬가지로 열 전도성 페이스트 또는 갭 패드가 삽입될 수 있다. 이러한 경우 상기 제2 열 전달 표면의 열이 상기 열 전도성 페이스트 또는 갭 패드를 통해 열 전도성 재료로 이루어진 브래킷으로 전달되고 이러한 브래킷을 통해서 하우징으로 안내된다. 따라서 코어가 2개의 면에 의해 냉각될 수 있다.
초크의 코어, 브래킷, U자형으로 구부러진, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체 레일 그리고 변환기에 필요한 전기 또는 전자 부품들을 수용하기 위한 회로 기판을 포함하는 구조 유닛은 커버(cover) 또는 캡(cap)에 의해 둘러싸이거나 덮어질 수 있다. 따라서 냉매 압축기의 하우징 벽에 공간이 형성되어, 오염물 또는 수분 침투로부터 상기 하우징 벽이 보호된다.
본 발명의 대안적인 실시 형태에서는, 예를 들어 2개의 절반부로 이루어진, 수동 EMC 필터의 초크 코어의 제1 열 전달 표면이 냉매 압축기의 하우징에 배치된다. 선택적으로는 상기 열 전달 표면과 하우징 사이에 갭 패드가 배치된다.
이러한 경우 하우징의 표면에 코어를 확실하게 고정하는 작업은, 마주 놓인 2개의 열 전달 표면을 갖는 코어가 제공됨으로써 달성된다. 제1 열 전달 표면은 하우징에 배치된다. 제2 열 전달 표면은 커버 또는 캡에 접한다. 따라서 코어는 하우징과 커버 또는 캡 사이에 클램핑된다. 이러한 경우에도, 더 작은 열 전달 저항을 통해 더 나은 열 전도를 가능하게 하기 위해, 열 전달 표면들에 열 전도성 페이스트 또는 갭 패드가 제공될 수 있다. 또한, 상기와 같은 예에서는 열 전달 표면이 평평하게 또는 볼록하게 형성될 수 있으며, 이 경우 열 전달 표면 영역에서 하우징 또는 캡의 표면은 코어의 표면 윤곽에 상응하게 평평하게 또는 볼록하게 설계된다. 제1의 평평한 열 전달 표면 및 제2의 볼록한 열 전달 표면 또는 반대로 설계된 열 전달 표면을 갖는 코어의 실시예도 고려될 수 있다.
커버 또는 캡은 예를 들면 금속과 같은 열 전도성 재료로 제조되고, 나사 또는 잠금 장치에 의해 냉매 압축기의 하우징에 고정될 수 있다.
상기 실시예에서는 또한 열이 코어로부터 2개의 열 전달 표면을 통해 전도될 수 있다. 따라서 한 편으로는 열이 곧바로 하우징 내로 배출될 수 있고, 다른 한 편으로는 캡을 통해 냉매 압축기의 하우징으로 배출될 수 있다.
본 발명의 장점들은, 수동 EMC 필터 초크의 필터 코어 부하 용량이 상대적으로 더 우수하다는 것이다. 또한, 필요한 설치 공간 및 비용 절감이 달성된다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면을 참조해서 이루어지는 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면에서:
도 1은 선행 기술에 따른 수동 EMC 필터의 예시적인 회로도를 도시하고,
도 2 및 2a는 4개의 부분으로 구성된, 초크의 코어를 도시하며,
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태이고, 그리고
도 4는 본 발명의 대안적인 제2 실시 형태이다.
도 1은 변환기(2)와 연결된 선행 기술에 따른 수동 EMC 필터(1)의 예시적인 회로도를 도시한다. 상기 EMC 필터(1)는, 예를 들어 48V의 전압이 인가될 수 있는 입력부(3)를 갖고, 공급 라인(HV+ 및 HV-)들 내에 배치된 초크(L1, 4 및 L2, 5)들을 포함한다. 기호 C1을 갖는 제1 커패시터(6)는 곧바로 수동 EMC 필터(1)의 입력부에 있는 상기 라인(HV+ 및 HV-)들 사이에 그리고 상기 초크(L1, 4) 앞에 배치되어 있는 반면, 기호 C2를 갖는 제2 커패시터(7)는 상기 변환기(2)의 입력부에 있는 초크(L1, 4 및 L2, 5) 뒤에 배치되어 있다.
기호 C3를 갖는 제3 커패시터(8)는 라인(HV-)과 대지 전위 사이에 배치되어 있다. 기호 C4를 갖는 제4 커패시터(9)는 라인(HV+)과 대지 전위 사이에 배치되어 있다.
상기와 같은 공지된 회로도에서 본 발명에 따라 냉매 압축기의 하우징(12)에 배치된 코어는 제1 초크(4) 내에 그리고 선택적으로 제2 초크(5) 내에서도 찾을 수 있다.
도 2 및 도 2a에는 도 1에서 4개의 부분으로 이루어진, 초크(4 또는 5)의 코어가 도시되어 있다. 대안적으로 상기 코어는 2개의 부분으로도 이루어질 수 있다.
왼쪽에 도시된 도 2에는, 4개의 코어부(core part)(10)와 결합된 코어가 도시되어 있고, 이때 상기 코어는 초크(4 또는 5)의 권선을 의미하는 구리로 이루어진 도체 레일(11)을 둘러싼다.
도 2a의 오른쪽 부분에는 2개의 상부 코어부(10)가 제거된 모습이 도시되어 있다. 도면에서 식별할 수 있는 바와 같이, 코어부(10)는 C자형으로 설계되어 있으며, 그리고 이러한 특수한 형태를 통해서 직사각형 횡단면을 갖는 도체 레일(11)의 수용이 구현됨을 알 수 있다. 코어부(10)들은 코어의 조립 상태에서 (도면에는 도시되지 않은) 적합한 수단에 의해 위치가 유지된다.
도 2에 도시된 코어의 경우, 코어의 하부면에 제1의 평평한 열전달 표면(23)이 형성된다. 상기 제1 열전달 표면(23)에 평행하게 배향된 제2의 평평한 열전달 표면(23')은 코어의 상부면에 형성되어 있으며, 도 2에서 간단한 평행선으로 표시되어 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한다. 냉매 압축기의 하우징(12) 내에는 냉각제(13)가 삽입되어 있으며, 이러한 냉각제는 하우징(12)에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 상기 하우징(12)은 금속 재료로부터, 예를 들면 사출 성형 부품으로서 제조되어 있고, 열 전도성이 우수하다.
하우징(12)의 표면(14)에는 2개의 C자형 코어부(10)로 이루어진, 수동 EMC 필터(1)의 초크(4, 5) 코어가 배치되어 있다. 하우징(12)의 평면 표면(14)에 코어의 제1의 평평한 열전달 표면(23)을 확실히 고정하기 위해 그리고 코어부(10)의 고정 결합을 위해, U자형 브래킷이 제공될 수 있다. 이러한 브래킷(15)의 단부들은 상기 표면(14)과 접착될 수 있다. 대안적으로 상기 브래킷(15)의 단부들은 구멍을 갖는 러그(16)들을 구비하여 설계될 수 있으며, 상기 구멍들을 통해서 브래킷(15)의 러그들은 나사(17)에 의해 하우징(12)과 죄어질 수 있다.
따라서 코어의 제2의 평평한 열전달 표면(23')이 브래킷(15)과 열 전도성으로 연결되는 방식으로 배치되어 있다.
대안적으로 코어의 제1의 볼록한 열 전달 표면(23)을 하우징(12)의 오목한 표면(14)에 배치할 수 있고, 코어부(10)들의 고정 결합을 위해 코어의 표면에 상응하게 형성된 브래킷(15)이 배치될 수 있다. 열 전달 표면(23) 영역에서 볼록한 표면을 갖는 코어의 이러한 설계는 도 1 내지 도 4에는 도시되어 있지 않다.
도 3은 코어와 이러한 코어를 통과하여 연장되는 도체 레일(11)을 횡단면도로 도시한다. 코어가 직사각형 개구를 갖는 도 3의 예에는 직사각형 횡단면을 갖는 도체 레일(11)이 설계되었다. 물론 상기 횡단면은 장방형 면적, n각 면적 또는 원형 면적과 같은 다른 형태도 가질 수 있고 코어의 개구에 적합하게 조정될 수 있다. 도 3에서 상부로 뻗은, 초크, 즉 도체 레일(11)의 권선 단부들은 변환기의 회로 기판(18)과 전기적으로 연결된다. 이와 같은 연결은 예를 들면 나사 또는 납땜 연결로서 설계될 수 있다. 이와 같은 다층 회로 기판(18) 상에는 수동 EMC 필터(1)에 속하는 콘덴서(6, 7, 8 및 9)들이 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 회로 기판(18) 상에는 변환기(2)에 속하는 컴포넌트들이 배치되어 있다.
설명한 요소들은 캡(19)에 의해 덮여질 수 있고, 이에 따라 오염물 및 수분 침투로부터 보호되는 방식으로 안전하게 배치될 수 있다.
물결선을 갖는 화살표들로 도시되는 바와 같이, 열(20)은 코어의 하부 영역에서 곧바로 또는 열 전도 층(21)을 통해 냉각제(13)에 의해 냉각된 하우징(12)에 도달하거나 이러한 하우징으로 배출될 수 있다. 상기와 같은 열 전도 층(21)은 열 전도성 페이스트, 열 전도성 접착제 또는 갭 패드일 수 있다.
코어의 상부 영역에서는 열(20)이 브래킷(15)으로 전도될 수 있고, 그리고 이 브래킷을 통해서는 하우징(12)으로 전도될 수 있다. 따라서 수동 EMC 필터(1) 내에서 초크(4, 5) 코어의 냉각이 향상된다. 이와 같은 향상된 냉각은 초크(4, 5) 그리고 이와 더불어 EMC 필터(1)의 확실한 기능을 보장하는 매개 변수가 유지될 수 있도록 한다. 또한, 상기 향상된 냉각에 의해서는 부품들, 특히 초크(4, 5)의 과잉 치수 설계가 생략될 수 있으며, 그 결과 비용 및 재료가 절감된다.
도 4에는 본 발명의 대안적인 제2 실시 형태가 도시되어 있다. 냉매 압축기의 하우징(12) 내에는 냉각제(13)가 삽입되어 있고, 이러한 냉각제는 하우징(12)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 하우징(12)은 금속 재료로부터, 예를 들면 사출 성형 부품으로서 제조되어 있고, 열 전도성이 우수하다.
하우징(12)의 표면(14)에는 예를 들면 2개의 C자형 코어부(10)로 이루어진, 수동 EMC 필터(1)의 초크(4, 5) 코어가 배치되어 있다. 하우징(12)의 평평한 표면(14)에 코어의 제1의 평평한 열전달 표면(23)을 확실히 고정하기 위해, 캡(19)이 제공되어 있고, 이러한 캡은 하우징(12)의 가장자리에 배치되어 초크(4, 5) 및 변환기(2)의 회로 기판(18)이 배치되는 공간을 확실하게 폐쇄한다.
코어의 확실한 지지는, 제1의 평평한 열 전달 표면(23)이 하우징(12)에 접하고, 반면에 상기 제1 열 전달 표면(23)에 평행하게 놓인 제2의 평평한 열 전달 표면(23')이 캡(19)의 평평한 내벽에 접함으로써 달성된다.
코어는 소위 하우징(12)과 캡(19) 사이에 고정 클램핑되어 있다.
상기 실시 형태에서도 코어의 제1의 평평한 열 전달 표면(23)과 하우징(12)의 평평한 표면(14) 사이에는 열 전도성 페이스트 또는 갭 패드와 같은 열 전도 층(21)이 삽입되어 있다. 마찬가지로 코어의 제2의 평평한 열 전달 표면(23')과 캡(19) 사이에는 추가 열 전도 층(21)이 배치되어 있다. 따라서 예를 들어 갭 패드로서 설계된 상기 두 열 전도 층(21)은 코어의 하부 및 상부 영역에서 열 전도를 향상시키고, 차량의 냉매 압축기에서 통상적으로 발생하는 진동에서도 코어의 확실한 지지를 보장한다.
대안적으로, 예를 들어 코어의 제1의 볼록한 열 전달 표면(23)은 하우징(12)의 오목한 표면(14)에 배치될 수 있다. 제2 열 전달 표면(23')도 마찬가지로 볼록하게 또는 평평하게 설계될 수 있다. 제2 열 전달 표면(23')이 볼록하게 설계되면, 캡 내에 코어를 수용하고 코어를 확실하게 지지하기 위한 오목한 영역이 제공된다. 제2 열 전달 표면(23')이 평평하게 설계되면, 캡 내에서 열 전달 표면 영역이 마찬가지로 평평하게 설계된다.
초크(4, 5)의 벽은 도 4에 도시된 예에서 회로 기판(18) 내에 배치되어 있다. 코어의 내부에서 뻗어 있고 서로 전기적으로 연결되어 있는 다수의 평면 내에 있는 구리 스트립들은 다층 회로 기판(18) 내에서, 코어 내에 권선을 형성하기 위해 사용된다. 이를 위해 회로 기판(18) 내에 상응하는 개구들이 제공되는데, 이렇게 함으로써 2개의 코어부(10)로 이루어진 코어가 초크(4, 5)의 벽을 구체화하는 회로 기판(18) 부분의 둘레에 배치될 수 있다. 초크(4, 5)의 벽 또는 도체 레일을 의미하는 상기 회로 기판(18)의 부분은 도 4에서 도면 부호 11'을 갖는다.
기판(18) 상에는 또한 수동 EMC 필터(1)에 속하는 콘덴서(6, 7, 8 및 9)들 및 변환기(2)에 속하는 컴포넌트가 배치되어 있다.
대안적으로 초크(4, 5)의 벽은 마찬가지로 도 3에 도시된 바와 같이 U자형 도체 레일(11) 형태로 설계될 수 있다.
코어의 하부 영역에서는 열(20)이 코어로부터 열 전도 층(21)을 거쳐 곧바로 냉매 압축기의 냉각된 하우징(12)으로 전도될 수 있다. 코어의 상부 영역에서는 열(20)이 캡(19)으로 전도되고, 이러한 캡을 거쳐 하우징(12)으로 전도된다. 따라서 상기 실시 형태에서도 수동 EMC 필터(1)의 초크(4, 5) 코어의 향상된 냉각이 달성된다.
캡(19)을 냉매 하우징의 하우징(12)에 고정하기 위해 2개 이상의 폐쇄 수단(22)이 설치될 수 있으며, 이러한 폐쇄 수단들은 캡(19)을 하우징(12)에 확실하게 고정하고 그리고 유지보수 또는 수리 작업을 목적으로 개방될 수 있다.
1: EMC 필터
2: 변환기(인버터)
3: 입력부(HV+/HV-)
4: 제1 초크(L1)
5: 제2 초크(L2)
6: 제1 콘덴서(C1)
7: 제2 콘덴서(C2)
8: 제3 콘덴서(C3)
9: 제4 콘덴서(C4)
10: 초크의 코어부
11, 11': 도체 레일
12: 하우징
13: 냉각제
14: 표면
15: 브래킷
16: 러그
17: 나사
18: 회로 기판
19: 캡
20: 열
21: 열 전도 층(갭 패드)
22: 폐쇄 수단
23, 23': 열 전달 표면

Claims (10)

  1. 냉매 압축기의 변환기(inverter)(2)와 연결되어 배치되고, 코어(core)를 갖는 하나 이상의 초크(choke)(4, 5) 및 다수의 콘덴서(6, 7, 8, 9)를 구비하는 EMC 필터(EMC-filter)(1)로서,
    상기 초크(4, 5)의 코어가 2개의 코어부(core part)(10)로 구성되는 방식으로 형성되고, 하나 이상의 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)이 코어의 외측면에 배치되며, 코어의 이러한 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)이 냉매 압축기의 하우징(12) 상에 배치되며, 상기 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23) 영역에서 상기 하우징(12)이 평평하게 또는 오목하게 설계되고,
    제2의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23')이 코어의 외측면에 배치되고, 상기 제2의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23')이 상기 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)에 평행하게 또는 마주 놓이도록 배향되며,
    상기 초크(4, 5)의 2개의 코어부(10) 사이에 도체 레일(11)이 배치되고,
    상기 코어의 제2의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23')에 캡(cap)(19)이 배치되고, 이러한 캡(19)이 상기 하우징(12)과 연결되며, 상기 제2의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23') 영역에서 상기 캡(19)이 평평하게 또는 오목하게 설계되며,
    상기 제1의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23)과 하우징(12) 사이에 열 전도 층(21)이 배치되고,
    상기 제2의 평평한 또는 볼록한 열 전달 표면(23')과 캡(19) 사이에 열 전도 층(21)이 배치되며,
    상기 초크(4, 5)는 상기 변환기(2)의 회로 기판(18) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, EMC 필터(1).
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 열 전도 층(21)으로서 열 전도성 페이스트(heat-conductive paste) 또는 갭 패드(gap pad)가 배치되는 것을 특징으로 하는, EMC 필터(1).
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 도체 레일(11)이 상기 변환기(2)의 회로 기판(18)과 전도성으로 연결되어 있고, 그리고 상기 회로 기판(18) 상에 상기 EMC 필터(1)의 콘덴서(6, 7, 8, 9)들이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, EMC 필터(1).
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