KR102151541B1 - 초크 장치 및 상기 초크 장치의 수용부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EMC 필터에 사용하기 위한 초크 장치(1)에 관한 것으로서, 본 발명의 과제는 기계적으로 견고하고, 권선(4, 5)들 상호 간의 절연이 향상될 수 있는 초크 장치(1)를 제공하는 것이다. 상기 과제는 링 코어(10) 둘레에 2부분 하우징(15)이 배치되어 있고, 그리고 상기 2부분 하우징(15) 내에 절연 웨브(19)가 배치되어 있음으로써 해결된다.

Description

초크 장치 및 상기 초크 장치의 수용부{CHOKE ARRANGEMENT AND RECEPTACLE FOR THE CHOKE ARRANGEMENT}

본 발명은 링 코어(ring core) 그리고 상기 링 코어 상에서 서로 전기적으로 분리되어 배치된 2개 이상의 권선을 포함하는, EMC 필터(EMC filter)에 사용하기 위한 초크 장치(choke arrangement)에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 전기 냉매 압축기용 역변환 장치의 제어 기판(control board)에 기계적으로 고정하기 위한 초크 장치용 수용부와도 관련이 있다.

스위칭 동작(switching operation)이 전압 또는 전류에 의해 실행되는 전자 어셈블리들에서는 상기와 같은 스위칭 동작의 결과로, 간섭 신호들의 전송과 관련하여 발생하는 전기 임펄스에 의해 간섭이 발생한다. 이러한 간섭은 그리드(grid-bound)에 의해서뿐만 아니라 자유 공간을 통해서도, 즉 전파(radio wave)로서 무선으로도 확산될 수 있다.

원치 않는 전기 또는 전자기 영향으로 다른 장치들을 방해하지 않도록 하는 한편, 다른 장치에서의 영향도 차단하는 기술 장치의 기능은 전자기 호환성, 약칭 EMC로 지칭된다.

상기와 같은 간섭의 확산을 피하거나 최소화하기 위해, 종래 기술에는 어셈블리들에 필터 유닛, 소위 EMC 필터(EMC filter) 또는 메인즈 필터(mains filter)를 장착하는 것이 공지되어 있다. 또한, 간섭 신호의 큰 진폭에 의해 다른 전자 어셈블리들 또는 장치들의 정상적인 기능에 영향을 미치지 않기 위해, 전자 어셈블리들을 보호하거나 차폐하는 조치를 취하는 것이 공지되어 있다.

유통되는 장치에 의해 준수되어야 하는 상기와 같은 간섭 신호들의 크기는 각 장치에 관련된 EMC 표준들에 정의되어 있으며, 준수해야 할 한계 값 및 최소 요구 사항을 참조하여 설명된다.

이와 관련해서는 예를 들어, 자동차들 그리고 자동차들의 부품들 및 장비들에 대해 균일한 기술 규정에 관한 국제 협약 목록을 포함하는 소위 ECE 규정(ECE Regulation)이 공지되어 있다. 예를 들어, 미래의 개발에서 고려되어야 하고 허용되는 간섭 방출을 추가로 줄이는 ECE R10은 무선 간섭 억제 분야를 다루고 있다.

전기 모터를 트리거링하여 진폭이 큰 전류를 스위칭하는, 인버터(inverter)로도 지칭되는 전기 역변환 장치들의 작동 시에도 전자기 간섭 방출이 발생된다. 상기와 같은 역변환 장치는 예를 들어, 자동차의 냉매 압축기 또는 공기 조화 압축기에 있는 모터의 트리거링할 때 사용된다.

전기 또는 전자 어셈블리들에서 간섭 방출을 억제하기 위해 공지된 해결책은 수동 EMC 필터의 사용이다. 이와 같은 수동 EMC 필터는 일반적으로 커패시터, 코일 및 저항기와 같은 수동 부품들의 도움으로 실현되며, 이들 부품들은 공지된 적합한 방식으로 상호 연결되어 원하는 필터링 효과를 발생시킨다.

EMC 필터에 의해 필터링되는 간섭 유형에서는 소위 공통 모드 간섭과 차동 모드 간섭이 구분된다. EMC 필터에 의해 필터링되는 간섭 스펙트럼은 실제로 2가지의 중첩되는 간섭 성분의 합으로 이루어진다.

예를 들어, 전기 냉매 압축기용 역변환 장치의 유형, 구조 및 특히 전압 레벨은 2가지 간섭 성분 중 어느 것이 우세한지, 그리고 이에 따라 어느 간섭 성분을 더 강하게 필터링해야 하는지를 결정한다.

예를 들어, 약 48V의 전압 범위에서 작동되는 냉매 압축기용 역변환 장치들의 경우, 낮은 동작 전압과 동시에 예를 들면, 100A 내지 200A의 범위에서 발생하는 높은 전류로 인해 주로 차동 간섭이 발생한다.

예를 들어, 400V 내지 1,000V의 전압으로 작동하는 고압 인버터들에서는 주로 간섭 성분으로 공통 모드 간섭이 발생한다.

본 발명의 사용 분야는 오로지 공통 모드 간섭을 또는 오로지 차동 모드 간섭을 방지하거나 최소화하는 것으로 제한되지 않는다. 따라서 당업자는 언제든지 관련된 적절한 변경을 통해 다른 유형의 간섭에 부합되는 조정을 실행할 수 있으므로, 이러한 간섭의 단 한 가지 유형에 대한 후속하는 예시적 실시예는 제한으로 간주되어서는 안 된다.

종래 기술에는, 코어 상에 있는 권선을 포함하는 소위 초크들을 사용하여, 커패시터들과 함께 수동 EMC 필터 내에서 상기와 같은 간섭을 필터링하는 것이 공지되어 있다. 이를 위해 예를 들면, 역변환 장치의 각각의 공급 라인 HV+와 HV-에 각 하나의 권선 L1 및 L2가 삽입되고, 상응하는 커패시터 C1과 C2가 상기 공급 라인 HV+와 HV- 사이에서 권선 L1과 L2 다음에 배치된다. 또한, 수동 EMC 필터에서 출력측 제3 커패시터 C3는 권선 L2 다음에서 라인 HV-와 접지 전위 사이에 배치되고, 출력측 제4 커패시터 C4는 권선 L1 다음에서 라인 HV+와 접지 전위 사이에 배치된다.

초크들은 전기 라인들의 전류를 제한하거나, 자기장 형태의 에너지를 임시 저장하거나, 임피던스 정합(impedance matching) 또는 필터링을 위한 코일 또는 인덕턴스로 알려져 있다. 이와 같은 초크들은 전기 어셈블리의 전압 공급 라인에 삽입되는 경우가 많다. 임피던스의 리액티브 부분(reactive part of impedance) 또는 리액턴스(reactance)로도 지칭되는 소위 유도 저항을 증가시키기 위해 초크들은 상부에 권선이 제공된 연자성 코어를 포함한다. 이 경우 연자성 재료로는 자기장에서 간단한 방식으로 자화될 수 있는 강자성 재료를 삽입하는 것이 공지되어 있다.

또한, 소위 링 코어 초크들이 공지되어 있으며, 이들은 페라이트 링 코어 또는 분말 링 코어 상에 권취될 수 있다. 상기와 같은 링 코어들은 결정질 또는 비결정질 금속 띠(metal band)들로도 구성될 수 있다. 링 코어들은 폐쇄 자기 회로를 형성하고, 이 때문에 적은 표유 자기장만 갖는다. 이와 같은 적은 누설은 더 나은 전자기 호환성에 기여한다.

역변환 장치의 공급 라인 HV+와 HV- 내에 배치된 권선 L1 및 L2는 상기 역변환 장치의 가능한 최대 입력 전류에 의해 관류되며, 따라서 이때 존재하는 전류 부하에 적합하게 사이즈 설계되어야 한다.

간섭 중첩된 입력 전류는 상응하는 코어들 상에 배치된 권선 L1 및 L2에서 자기장의 형성을 야기한다. 약칭 CMC(Common Mode Choke)로 지칭되는 소위 공통 모드 초크를 사용하는 경우, 공동 코어 상에 배치된 2개의 권선의 반대 권취 방향으로 인해, 공동 코어에서는 입력 전류의 자기장이 상쇄된다.

상기와 같은 공통 모드 초크들은 예를 들어, 2개의 권선이 반대 권취 방향으로 제공되어 있는 토로이드 코어(toroid core)로 형성되어 있다. 각각의 권선은 전기 전도성 와이어의 n개의 권선을 포함하며, 여기서 n은 1과 같거나 큰 수로 선택된다.

상기와 같은 토로이드 코어는 예를 들어, 페라이트 재료 또는 나노 결정질 재료로 형성되어 있다.

나노 결정질 재료로 이루어진 링 코어는 하기 기술된 바와 같이 형성될 수 있다. 예를 들어, 띠 형태의 초기 재료로서 존재하는 나노 결정질 재료는 권선으로 롤링된다. 나노 결정질 재료는 매우 깨지기 쉬운 특성을 있기 때문에 나노 결정질 권선은 덮개가 있는 포트 모양(pot-shaped)의 하우징으로 둘러싸이게 된다. 링 코어와 하우징으로 이루어진 상기와 같은 방식으로 생성되는 구조 유닛은 기계적인 영향으로부터 충분히 보호됩니다.

초크를 제조하기 위해, 상기와 같은 구조 유닛은 예를 들어, 2개의 권선용으로 상응하게 사이즈 설계된 와이어로 권취하기 위해 홀더 내에 고정되고 종래 기술에 따라 반자동으로 권취된다.

이 경우에는 특히, 상응하게 높은 전류 부하에서 제공되어야 하는 와이어 지름이 상대적으로 큰 경우, 상당한 인장 하중 및 압력 하중이 코어에 작용하는데, 그 이유는 권치되는 와이어가 한편으로는 소정의 기계적 강성을 갖고, 다른 한편으로는 링 코어 둘레에 너무 좁게 하우징에 권치되어야 하기 때문이다.

또한, 링 코어의 내부 직경에서, 에폭시 수지 또는 플라스틱과 같은 비강자성의 전도성이 낮은 재료의 절연 플레이트가 2개의 권선을 서로 절연하도록 배치되는 것도 선행 기술에 속한다. 이러한 조치는 특히, 권선들 사이에서 수백 V의 전위차가 발생하는 경우에 필요하다. 상기와 같은 절연 플레이트를 배치하지 않을 경우, VDE0110 - "저전압 시스템의 전기 기기용 절연 협조" 규제에서 요구되는 공기 및 표면 누설(creepage distance)이 미달될 수 있다.

또한, 절연 플레이트를 링 코어 내에 삽입 접착하는 방법이 일반적이다. 이는 실제 권선 공정 후에야 비로소 일어난다.

US 2016/0336846 A호에는, 회로 기판 상에 장착되어 있고 실제로 평평한 캐리어 및 초크를 구비하는 유도성 소자가 공지되어 있으며, 이 경우 상기 초크는 상기 캐리어의 상부 측에 장착되어 있고, 코일 및 이러한 코어에 권치된 2개 이상의 코일을 포함한다. 상기 2개 이상의 코일의 와이어들은 캐리어에 의해 안내되고 캐리어의 상부 측에 반대되는 캐리어의 하부 측에서 종료되는 단부 세그먼트들을 구비하여 형성되어 있다. 상기 캐리어는 캐리어를 통해 단부 세그먼트들을 안내하기 위한 리세스들 그리고 상기 리세스들 내에 와이어들의 단부 세그먼트를 고정하기 위한 폐쇄 장치를 구비한다. 제시된 해결책에 의해, 캐리어와 초크로 이루어진 소형 유닛이 제공되며, 이러한 소형 유닛은 종래 기술에 공지된 통상적인 방식에 따라 인버터 기판 상에 배치될 수 있다.

그러나 종래 기술에 공지된 나노 결정질 링 코어 사용 시에는 링 코어와 하우징으로 이루어진 구조 유닛이 기계적 힘을 흡수해야 한다. 따라서 하우징을 보호하기 위해 권취 동안 와이어 지름의 크기를 제한하는 것이 필요할 수 있다.

또한, 예를 들어, 약 1,000V 범위의 작동 전압에서 단순한 절연 플레이트는 더 이상 필요한 에어 갭 및 표면 누설 거리를 충족시키기에 충분하지 않다. 특히, 링 코어의 영역들에 종래 기술에 따른 절연 플레이트가 형성되어 있지 않고, 이는 최악의 경우에 전압 플래시 오버를 초래할 수 있다.

또한, 링 코어와 하우징으로 이루어진 구조 유닛은 전자 기판에 고정되어야 한다. 이 목적으로 접착제가 사용되는 경우가 많다. 부분적으로 예를 들어, 구조 유닛을 지지하는 기판과 같은 추가 보조 수단들이 필요하다. 공정에 필요한 많은 양의 접착제는 생산 비용을 증가시킨다. 또한, 접착제는 경화되어야 하며, 이는 제조에 필요한 시간을 증가시킨다.

따라서 종래 기술의 단점들이 극복되는, EMC 필터에 사용하기 위한 개선된 초크 장치가 필요하다.

본 발명의 과제는 기계적으로 견고하고 권선들 상호 간의 절연을 향상시킬 수 있는 초크 장치를 제공하는 것이다. 또한, 전기 냉매 압축기용 역변환 장치의 제어 기판 또는 드라이버 기판 상에서 상기 초크 장치의 확실한 절연 및 진동 방지가 제공되어야 한다.

상기 과제는 독립항으로서 청구항 1에 따른 특징들을 갖는 대상에 의해 해결된다. 개선예들은 종속항들에 명시되어 있다.

이 경우, 예를 들어 띠 모양의 나도 결정질 재료로 형성되는 링 코어가 2부분 하우징 내에 배치되어 있다. 상기 2부분 하우징은, 링 코어가 2부분 하우징의 제1 부분에 삽입될 수 있도록 형성되어 있다. 제1 부분 상에 제공되거나 배치되는 2부분 하우징의 제2 부분에 의해서는 하우징이 폐쇄된다. 2부분 하우징을 사용하면 토로이드 링 코어를 완전히 감싸거나 둘러쌀 수 있다.

이러한 목적을 위해, 2부분 하우징에는 토로이드 링 코어를 수용하기에 적합한 환형 공동부가 설치되어 있고, 이러한 공동부는 2부분 하우징에 의해 동일하거나 상이한 비율로 형성된다. 2부분 하우징의 두 부분을 조립함으로써 형성되는 공동부는, 링 코어가 형상 결합 방식으로 수용되도록 설계되어 있다. 견고하고 다방면의 링 코어의 외장에 의해, 상기 링 코어의 안정되고 확실한 수용을 달성된다.

2부분 하우징은 절연 플레이트를 형성하는 절연 웨브를 구비한다. 상기 절연 웨브는 또한, 종래 기술에 공지된 링 코어의 내부 지름 범위에서 그리고 바람직하게는 링 코어의 외부 지름 밖에 있는 영역까지 링 코어 둘레에 형성된다. 따라서 절연 플레이트를 형성하는 절연 웨브는 특히, 원의 중심을 통과하는 할선(secant) 형태로 형성된다. 이러한 방식으로 2부분 하우징은 토로이드 링 코어를 수용하기에 적합한 환형 공동부뿐만 아니라 절연체 플레이트를 형성하는 절연 웨브로도 구성된다.

2부분 하우징은 바람직하게 플라스틱과 같은 재료로 제조되어야 한다. 이러한 플라스틱은 링 코어의 견고한 수용을 위해 우수한 기계적 특성을 갖는다. 또한, 플라스틱은 우수한 전기 절연체이다. 따라서 초크 장치의 권선들이 플라스틱으로 구성된 2부분 하우징 바로 위에 제공될 수 있다. 약칭 PA로 지칭되는 폴리아미드와 같은 플라스틱은 종래 기술에 공지된 제조 공정, 예를 들어 사출 성형 공정에 의해 손쉽게 가공될 수 있다.

2부분 하우징의 두 부분은 바람직하게는 동일한 형태로 제조되어야 한다. 따라서 2부분 하우징은 2개의 절반 쉘을 구비하고, 이들 절반 쉘은 조립 상태에서 상기 2부분 하우징을 형성한다. 동일한 형태의 2개의 절반 쉘에 의한 하우징의 설계는, 몰드 또는 사출 성형 도구에 의한 절반 쉘 제조에 이용되는 사출 성형 공정에서 수행되고, 이는 제조 시 복잡성을 줄이고 비용을 절감한다.

분리 지점들, 즉 장치의 조립 중에 2개의 절반 쉘이 접촉하도록 배치된 영역들은 바람직하게는 평면으로 형성되어 있다. 2부분 하우징의 절반 쉘들을 고정하기 위해서는 분리 지점들에 접착제가 적용될 수 있고, 2개의 절반 쉘이 서로 접착될 수 있다.

본 발명의 대안적인 일 실시예에 따르면, 분리 지점들은 적어도 일 영역에서 계단 모양으로 형성되어 있다. 계단부는 예를 들어, 절연 웨브를 따라 설계될 수 있다. 하나 또는 다수의 계단부에 의해서는, 절반 쉘들을 하나의 구조 유닛으로 결합하는 공정이 간소화되는데, 그 이유는 상기 계단부가 절반 쉘들 상호 간의 정확한 정렬을 보장하기 때문이다. 이 경우에도 마찬가지로 절반 쉘들을 서로 접착하기 위해 분리 지점들에 접착제가 제공된다.

분리 지점에 계단부들을 삽입함으로써 기계적으로 더욱 견고한 구조가 달성되고, 분리 지점들에서 권선과 링 코어 재료 사이 절연이 개선된다.

본 발명의 실시예들의 추가적인 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련된 도면들을 참조하여 이루어지는 실시예들의 하기 설명으로부터 드러난다. 도면부에서:
도 1은 초크 장치, 특히 공통 모드 초크를 갖는 EMC 필터 회로의 예를 사용하는 종래 기술에 따른 수동 EMC 필터의 예시적인 회로 장치를 도시하고,
도 2는 반대 권선 방향으로 배치된 2개의 권선을 갖는 토로이드 코어를 포함하는 종래 기술의 공통 모드 초크를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 하나의 링 코어를 수용하거나 둘러싸는 2부분 하우징을 도시하고,
도 4는 본 발명에 따른 2부분 하우징의 절반 쉘을 도시하며,
5는 구조적으로 동일하게 설계된 2개의 절반 쉘을 도시하고, 이 경우 상기 절반 쉘들은 계단 모양으로 설계된 분리 지점을 갖는 2부분 하우징에 결합되어 있으며,
도 6은 전기 냉매 압축기를 제어하기 위한 역변환 장치의 제어 기판을 구비한 초크 장치의 배치를 도시한 개략도이며,
도 7은 본 발명에 따른 초크 장치의 배치에 적합한 수용부를 도시하고, 그리고
도 8은 본 발명에 따른 초크 장치를 프레임 내에 삽입하는 것을 도시한다.

도 1은 종래 기술에 따른 초크(1')를 구비한 수동 EMC 필터의 예시적인 회로 장치를 도시하며, 이 경우 상기 EMC 필터는 역변환 장치(2)에 연결되어 있다. 수동 필터로서 설계된 EMC 필터 회로는 예를 들어, 48V의 전압이 인가될 수 있는 입력(3)을 갖고, 공급 라인 HV+ 및 HV- 내에 배치된 제1 권선 L1(4) 및 제2 권선 L2(5)를 포함하며, 이들 권선은 예를 들면, 링 코어(10)와 마찬가지로 공동 코어 상에 배치되어 있다.

C1으로 표시된 제1 커패시터(6)가 라인 HV+와 HV- 사이에서 수동 EMC 필터 회로의 입력에 직접적으로 그리고 권선 L1(4) 및 L2(5) 앞에 배치되어 있는 반면, C2로 표시된 제2 커패시터(7)는 권선 L1(4) 및 L2(5) 다음에서, EMC 필터 회로의 출력에 그리고 이에 따라 역변환 장치(2)의 입력에 배치되어 있다.

C3로 표시된 제3 커패시터(8)는 라인 HV-와 접지 전위 사이에 제공되어 있다. C4로 표시된 제4 커패시터(9)는 라인 HV+와 접지 전위 사이에 배치되어 있다.

종래 기술에서 통상적인 바와 같이, 역변환 장치(2)는 도면에 도시되지 않은 예컨대, 냉매 압축기를 구동하는 전기 모터를 작동하는 데 필요한 전기 제어 신호들을 발생시킨다.

도 2에는 종래 기술의 초크(1'), 특히 공통 모드 초크가 도시되어 있으며, 상기 초크는 반대 권선 방향으로 제공된 2개의 권선(4, 5)들을 갖는 토로이드 링 코어(10)로 형성되어 있다. 제1 권선(4) 및 제2 권선(5)의 와이어 단부들을 수용하기 위해, 마운팅 플레이트(11)가 제공되어 있다. 상기 와이어 단부들은 예를 들면, 상기 마운팅 플레이트(11) 상에서 상응하는 접촉점들 또는 도전체 트랙들과 전기 전도성으로 납땜되거나 용접된다.

또한, 링 코어(10)를 예를 들면, 접착제(12)를 사용하여 마운팅 플레이트(11) 상에 고정하는 것이 통상적이다. 링 코어(10), 제1 권선(4), 제2 권선(5) 그리고 마운팅 플레이트(11)로 이루어진 유닛은 장착 플레이트(11) 상에 배치된 접속 핀(13)들에 의해 도 2에 도시되지 않은, 역변환 장치의 제어 기판에 연결될 수 있다. 접속 핀(13)들과 역변환 장치의 제어 기판의 접촉점들 또는 도전체 트랙들의 전기 전도성 연결에는 예를 들면, 납땜 또는 용접 방법이 사용될 수 있다.

제2 권선(5)으로부터 제1 권선(4)을 전기적으로 절연시키기 위해, 링 코어(10)의 내부 지름에 절연 플레이트(14)가 배치되어 있다. 상기 절연 플레이트(14)는 예를 들면, 접착제(12)에 의해 링 코어(10)의 내부 지름에 기계적으로 고정된다.

도 3은 하나의 링 코어(10)를 수용하거나 둘러싸는 2부분 하우징(15)을 갖는 본 발명에 따른 초크 장치(1)를 도시한다. 상기 2부분 하우징(15)은 제1 절반 쉘(16)과 제2 절반(17)에 의해 형성되어 있다. 2개의 절반 쉘(16, 17)은 분리 지점(18)을 가지며, 이러한 분리 지점은 제1 절반 쉘(16)과 제2 절반 쉘(17)이 이들 절반 쉘(16, 17) 사이에 남아있는 간극 없이 결합될 수 있도록 형성되어 있다.

절반 쉘(16, 17)들은 링 코어(10)를 2부분 하우징(15) 내에 삽입된 후, 예를 들면 접착제(12)에 의해 서로 접착될 수 있다. 이어서 제1 권선(4) 및 제2 권선(5)은 종래 기술에 공지된 권취 방법을 사용하여 설치되고 본 발명에 따른 초크 장치(1)가 형성된다. 도 3에는 절반 쉘(16, 17)들의 더 나은 보기를 위해, 권선(4, 5)들이 도시되지 않았다.

절반 쉘(16, 17)들은 각각 절연 웨브(19)의 일부분을 포함하도록 형성되어 있다. 절반 쉘(16, 17)들의 조립 후에는, 절연 웨브(19)가 완전히 형성되며, 그리고 상기 절연 웨브는 절반 쉘(16, 17)들의 내부 지름을 통과할 뿐만 아니라 일 영역에서 절반 쉘(16, 17)들의 외부 지름을 지나 연장된다.

종래 기술에 비해 상대적으로 크기가 큰 절연 웨브(19)는 한편으로는 제1 권선(4)과 제2 권선(5) 사이 절연을 개선하고, 다른 한편으로는 2부분 하우징 그리고 이에 따라 초크 장치(1)의 기계적 안정성을 향상시킨다. 상대적으로 크기가 큰 절연 웨브(19)라는 표현은, 절연 웨브(19)가 2부분으로 하우징(15)의 외부 지름을 지나도록 형성되어 있을 뿐만 아니라, 상기 웨브가 2부분 하우징(15) 그리고 이에 따라 링 코어(10)의 단면적 둘레에도 형성되어 있음을 의미한다. 기계적 안정성 향상은 2부분 하우징(15)에도 영향을 미칠 뿐만 아니라 특히, 예를 들면 2개의 권선(4, 5)을 링 코어(10)에 권취하는 공정 중에 상기 링 코어(10)의 취성 재료 보호에도 영향을 미친다.

절반 쉘(16, 17)들은 바람직하게는 서로 동일한 형태로 설계되고 제조되어 있으며, 그 결과 상기 절반 쉘(16, 17)들은 예를 들면, 단일 사출 성형 공구로 제조될 수 있다. 또한, 이 때문에 절반 쉘(16, 17)들 상호 간에 매우 높은 피팅 정확도가 주어진다.

본 발명에 따른 초크 장치(1)는 또한, 도 3에는 도시되지 않은 제1 권선(4) 및 제2 권선(5)을 갖는다. 이 경우 상기 제1 권선(4)은 예를 들면, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 절연 웨브(19)의 좌측 영역에 배치될 수 있고, 제2 권선(5)은 본 발명에 따른 절연 웨브(19)의 오른쪽에 배치될 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같이 복수의 권선(4, 5) 배치 형태로 또는 단 2개의 권선(4, 5)으로 제한되는 것으로 규정되어 있지 않다.

도 4는 제1 절반 쉘(16)의 내측면을 보여주는 도면 뷰로 본 발명에 따른 2부분 하우징(15)의 제1 절반 쉘(16)을 도시한다. 대안적으로 상기 도면은 제2 절반 쉘(17)을 나타내는 도면일 수도 있으며, 그 이유는 상기 두 절반 쉘(16, 17)이 서로 동일한 형태로 설계되어 있기 때문이다.

절반 쉘(16, 17)들은, 링 코어(10)가 절반 쉘(16, 17)들 내에 삽입될 수 있도록 형성되어 있다. 이 경우 절반 쉘(16, 17)들의 내부 영역은 링 코어(10)의 단면적 형상에 적합하게 형성되어 있다. 도 4의 예에서, 토로이드 링 코어(10)는 오히려 직사각형, 특히 사각형 단면적을 갖는다. 대안적인 일 실시 형태에서, 토로이드 링 코어(10)는 오히려 원형 단면적을 가질 수 있다. 이 경우에는 적어도 절반 쉘(16, 17)들의 내부 영역이 반원으로 설계되어 있다.

내부 영역은 어떠한 경우에도, 2부분 하우징(15) 내에서 링 코어(10)의 형상 결합 방식의 수용이 달성되도록 링 코어(10)의 윤곽선들에 부합되게 형성된다. 따라서 링 코어(10)는 2부분 하우징(15) 내에서 확실하게 고정되고, 기계적 작용으로부터 보호되도록 배치되어 있다. 이러한 보호는, 초크 장치(1)의 제조 시 권취 공정에서 발생하는 기계적 하중뿐만 아니라, 예를 들면 초크 장치(1)를 포함하는, 냉매 압축기용 인버터의 최종 어셈블리에서 발생하는 진동과 같은 기계적 하중과도 관련이 있다.

절반 쉘(16, 17)들은 각 하나의 분리 지점(18)을 갖는다. 상기 분리 지점(18)은 절반 쉘(16, 17)들이 결합 후 접촉하는 영역 또는 표면을 나타낸다. 제1 변형예에서는 분리 지점(18)들이 완전히 평탄하게 설계되어 있음으로써, 제1 절반 쉘(16)의 제1 분리 지점(18)이 마찬가지로 제2 절반 쉘(17)의 제2 분리 지점(18)에 인접한다. 절반 쉘(16, 17)들은 분리 지점(18) 영역에서 예를 들면 서로 접착될 수 있다.

대안적인 일 실시 형태에 따르면, 절반 쉘(16, 17)들의 분리 지점(18)들은 계단부(20)를 갖거나 계단 모양으로 설계되어 있다. 도 4에서 예를 들어, 2개의 계단부(20)는 원으로 표시되어 있다. 계단부(20)는, 절반 쉘(16, 17)들이 분리 지점(18)들의 연결 영역들 내에서 갭 또는 공동부를 갖지 않는 2부분 하우징(15)의 맞은 편에 추가되도록 형성되어 있다. 또한, 절반 쉘(16, 17)들은 상기와 같은 계단부(20)에 의해 정확하게 고정되고 회전을 방지한다.

도 5는 구조적으로 동일하게 설계된 2개의 절반 쉘(16, 17)을 도시하며, 이들 절반 쉘은 2부분 하우징(15)에 결합되어 있다. 2부분 하우징(15) 내에 배치된 링 코어(10)는 도 5에는 나타나 있지 않다. 절반 쉘(16, 17)들은 계단 모양으로 설계된 분리 지점(18)을 가지며, 이 경우 본 발명에 따른 절연 웨브(19)의 영역에 형성되는 계단부(20)가 도시되어 있다. 화살표는 2부분 하우징(15)을 제공하기 위해 제1 절반 쉘(16)이 제2 절반 쉘(17) 상에 놓이는 것을 나타낸다. 본 발명에 따른 초크 장치(1)의 형성을 위해 절연 웨브(19)의 양 측면에는 각 하나의 권선(4 및 5)가 배치되며, 이들 권선은 도 5에는 도시되지 않았다.

도 6은 전기 냉매 압축기를 제어하기 위한 인버터의 제어 기판(21)을 구비하는 초크 장치(1)의 배치 개략도를 도시한다.

링 코어(10)를 둘러싸는 2부분 하우징(15)으로부터, 제1 절반 쉘(16)은 관찰자 쪽을 향하여 도시되어 있다. 2부분 하우징(15) 상에는 제1 권선(4)과 제2 권선(5)이 제공되어 있다. 권선(4 및 5)들의 단부들은 마운팅 플레이트(11)에 연결되어 있고, 이 경우 상기 마운팅 플레이트(11)는 접속 핀(13)들을 갖는다. 상기 접속 핀(13)들은 역변환 장치의 제어 기판(21) 상에서 접촉면들 또는 도전체 트랙들에 전기 전도성으로 연결되어 있다. 2부분 하우징(15)은 접착제(12)에 의해 마운팅 플레이트(11)에 연결되어 있다. 또한, 초크 장치(1)는 초크 장치(1)를 둘러싸는 수용부(22) 내에 배치되어 있다. 상기 수용부(22)는 절연 웨브(19)를 수용하여 고정하기 위한 하나 이상의 U자형 홀더(23)를 갖는다. 추가적인 고정을 위해, 절연 웨브(19)는 접착제(12)에 의해 U자형 홀더(23)에 접착될 수 있다. 따라서 역변환 장치의 제어 기판(21) 상에서 초크 장치(1)의 견고한 배치가 보장된다.

도 7에는 2부분 하우징(15)의 배치에 적합한 수용부(22)가 도시되어 있다. 수용부(22)는 3개의 내측면에서 각 하나의 U자형 홀더(23)를 갖는다. U자형 홀더(23) 내에는 외부 지름에 걸쳐 연장되는 절연 웨브(19)에 의해 2부분 하우징(15)이 삽입될 수 있다. 따라서 수용부(22) 내에서 2부분 하우징(15)의 고정이 달성된다. U자형 홀더(23) 내에 절연 웨브(19)의 접착도 제공될 수 있다.

이로써 U자형 홀더(23)는 2부분 하우징(15)의 안정된 고정을 가능하게 한다. 더 나아가 2개의 권선(4, 5) 상호 간의 절연이 더욱 개선되는데, 그 이유는 상기 권선(4, 5)들 사이에 에어 갭이 더 이상 형성될 수 없기 때문이다. 수용부(22)는 도 7에 도시되지 않은, 역변환 장치의 제어 기판(21)에 나사 결합되거나 접착될 수 있다.

도 8에는 권선(4, 5)들 없이 단순화된 형태로 본 발명에 따른 초크 장치(1)를 수용부(22) 내에 삽입하는 공정이 도시되어 있다. 초크 장치(1)는 절연 웨브(19)에 의해 수용부(22)의 U자형 홀더(23) 내에 삽입된다. 이어서 수용부(22)는 예를 들어, 역변환 장치의 제어 기판(21)의 하부면에 배치된다. 화살표는 2부분 하우징(15)을 수용부(22) 내에 삽입하는 것을 나타낸다. 절연 웨브(19)와 함께 초크 장치(1)를 수용부(22)의 U자형 홀더(23) 내에 삽입함으로써, 추가로 필요한 수단 또는 부가적인 설치 작업 없이 초크 장치(1)의 매우 정확한 포지셔닝이 달성된다. 또한, 절연 웨브(19)와 U자형 홀더(23)의 상호 작용에 의해 제1 권선(4)과 제2 권선(5) 사이 절연이 크게 향상된다. U자형 홀더(23) 내에 초크 장치(1)를 삽입하는 기술은 초크 장치(1)의 고정에 필요한 조립 시간을 줄일 뿐만 아니라, 자동 조립 또는 초크 장치와 관련되는 어셈블리 또는 서브 어셈블리의 제조도 가능하게 된다.

본 발명의 장점은, 본 발명에 따른 초크 장치(1) 상에서 권선(4, 5)들 상호 간의 절연이 종래 기술보다 향상되었다는 것이다. 또한, 특히 권선(4, 5)들의 와이어 권선으로 토로이드 코어(10)를 권취하기 위한 링 코어(10)에 대한 더욱 견고한 외장이 제공된다.

또 다른 장점은 2부분 하우징(15)이 동일한 형태로의 설계됨으로써 2부분 하우징(15)의 절반 쉘(16, 17)들을 제조하기 위한 복잡성이 단순화된다는 것이다. 따라서 2개의 절반 쉘(16, 17)이 예를 들면 단일 사출 성형 공구에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 2부분 하우징(15)의 특수 설계 및 절반 쉘(16, 17)들 내로의 절연 웨브(19)의 통합으로 인해 초크 장치(1)의 안정성 및 진동에 대한 강도가 개선된다.

또한, 특수 프레임 내에 2부분 하우징(15)을 갖는 초크 장치(1)를 수용함으로써, 더 우수한 인캡슐레이션(encapsulation) 및 절연 특성의 추가 개선이 달성될 수 있다.

1: 초크 장치
1': 초크(종래 기술)
2: 역변환 장치(인버터)
3: 입력 HV+/HV-
4: 제1 권선 L1
5: 제2 권선 L2
6: 제1 커패시터 C1
7: 제2 커패시터 C2
8: 제3 커패시터 C3
9: 제4 커패시터 C4
10: 링 코어
11: 마운팅 플레이트
12: 접착제
13: 접속 핀
14: (종래 기술에 따른) 절연 플레이트
15: 2부분 하우징
16: 제1 절반 쉘
17: 제2 절반 쉘
18: 분리 지점
19: 절연 웨브
20: 계단부
21: 역변환 장치의 제어 기판
22: 수용부
23: U자형 홀더

Claims (11)

1. 링 코어(ring core)(10) 그리고 상기 링 코어(10) 상에서 서로 전기적으로 분리되어 배치된 2개 이상의 권선(4, 5)을 포함하는, EMC 필터(EMC filter)에 사용하기 위한 초크 장치(choke arrangement)(1)로서,
   상기 링 코어(10) 둘레에 2부분 하우징(15)이 배치되어 있고, 그리고 상기 2부분 하우징(15) 내에 절연 웨브(19)가 배치되고,
   상기 2부분 하우징(15)은 상기 링 코어(10)의 축방향 하부를 수용하는 제1 절반 쉘(16)과 상기 링 코어(10)의 축방향 상부를 수용하는 제2 절반 쉘(17)을 포함하고,
   상기 제1 절반 쉘(16)은 상기 링 코어(10)의 축방향 하부의 원주방향을 따라 연장되는 환형으로 형성되고,
   상기 제2 절반 쉘(17)은 상기 링 코어(10)의 축방향 상부의 원주방향을 따라 연장되는 환형으로 형성되고,
   상기 제1 절반 쉘(16)과 상기 제2 절반 쉘(17)은 각각 상기 절연 웨브(19)의 일부분을 포함하도록 형성되고,
   상기 제1 절반 쉘(16)과 상기 제2 절반 쉘(17)의 분리 지점(18)들이 전체적으로 단차지는 계단 모양으로 설계되고,
   상기 제1 절반 쉘(16)과 상기 제2 절반 쉘(17)의 분리 지점(18)들이 상기 제1 절반 쉘(16)의 원주방향 및 상기 제2 절반 쉘(17)의 원주방향으로 단차지는 계단부(20)를 더 포함하고,
   상기 계단부(20)는 상기 절연 웨브(19)의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 2부분 하우징(15)이 동일한 형태로 형성된 2개의 절반 쉘(16, 17)로 형성되고, 상기 절반 쉘들의 분리 지점(18)들이 서로 일치되게 배치된 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 절연 웨브(19)가 상기 2부분 하우징(15)의 내부 지름에서 그리고 상기 2부분 하우징(15)의 외부 지름을 지나 밖으로 돌출하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
5. 제1항에 있어서, 상기 초크 장치(1)의 권선(4, 5)들의 와이어 단부들을 고정하는 마운팅 플레이트(11)가 배치된 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
6. 제5항에 있어서, 상기 마운팅 플레이트(11)에 접속 핀(13)들이 배치된 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
7. 제1항에 있어서, 상기 권선(4, 5)들이 상기 2부분 하우징(15) 상에 배치된 것을 특징으로 하는, 초크 장치(1).
8. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 초크 장치(1)용 수용부(22)로서,
   상기 초크 장치(1)가 초크 장치(1)를 둘러싸고 고정하는 수용부(22) 내에 배치된 것을 특징으로 하는, 수용부(22).
9. 제8항에 있어서, 상기 수용부(22)가 U자형 홀더(23)를 구비하고, 상기 U자형 홀더 내에 상기 2부분 하우징(15)의 외부 지름을 지나 외부로 돌출하는, 절연 웨브(19)의 부분이 배치되는 것을 특징으로 하는, 수용부(22).
10. 제9항에 있어서, 상기 U자형 홀더(23)가 상기 수용부(22)의 3개의 내측면에 걸쳐 연장되도록 배치된 것을 특징으로 하는, 수용부(22).
11. 제9항에 있어서, 상기 초크 장치(1)가 상기 절연 웨브(19)와 함께 상기 수용부(22)의 U자형 홀더(23) 내에 삽입되어 배치될 수 있는 초크 장치(1)인 것을 특징으로 하는, 수용부(22).

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