KR102470353B1

KR102470353B1 - 부품 접지 시스템

Info

Publication number: KR102470353B1
Application number: KR1020200101708A
Authority: KR
Inventors: 박용희; 박홍빈; 정홍주
Original assignee: 효성중공업 주식회사
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-11-23
Also published as: US20230292477A1; WO2022035241A1; KR20220021187A

Abstract

일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은, 복수 개의 부품을 수용하는 케이스, 케이스의 일측에 배치되어 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor) 및 케이스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바를 포함하고, 복수 개의 부품 각각은 버스바에 연결될 수 있다.

Description

부품 접지 시스템 {A SYSTEM FOR GROUNDING A COMPONENT}

아래의 실시예들은 부품 접지 시스템에 관한 것이다.

서브 모듈 내부에는 여러가지의 전장보드(전원장치, 제어기, 드라이버, PCB 등)이 실장되어 있으며, 각각의 보드는 기준 전위 설정을 위해 케이블을 이용하여 기준전위점(DC Capacitor (-)극)에 연결된다.

이 때, 복수의 케이블 간의 간섭을 효과적으로 방지하고 결선을 형성하기 위하여 기준전위점(DC Capacitor (-)극)과 같은 전위인 서브 모듈 케이스를 연결하게 된다. 다만, 이러한 방식은 케이스 및 방열판의 Stray capacitance를 최소화할 수 없는 문제점을 지님에 따라, 기준전위에 노이즈 전압이 크게 발생할 수 있는 단점을 지니고 있다. 이는 기준 전위에 노이즈 전압을 크게 발생시키는 요소이다

대한민국 등록특허공보 제10-1763298호에는 전주 장착용 소형 분배중계기함에 관한 내용이 개시되어 있다.

일 실시예에 따른 목적은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있는 부품 접지 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예 따른 목적은 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있는 부품 접지 시스템을 제공하는 것이다.

이 때, 복수 개의 부품을 각각 버스바에 연결하는 복수 개의 제2 케이블 각각은 버스바에 직접적으로 연결될 수 있다.

또는, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 방열판 및 케이스의 내부 측면에 배치되는 제2 절연체를 더 포함하고, 복수 개의 부품 각각과 연결되는 제2 케이블은 상기 제2 절연체에 직접적으로 연결되고, 방열판은 제3 케이블에 의하여 버스바에 직접적으로 연결되며, 제3 케이블과 제2 절연체는 제4 케이블에 의하여 연결될 수 있다.

상기 부품 접지 시스템은, 상기 케이스 내에 배치되는 고압의 제1 케이블 및 상기 제1 케이블이 상기 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 상기 제1 케이블과 상기 케이스를 이격시키는 제1 절연체를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제1 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 절연체에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈이 구비되고, 상기 제1 케이블은 상기 복수 개의 홈 중 일부를 통과하여 연장될 수 있다.

아울러, 상기 부품 접지 시스템은, 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자 및 상기 방열판의 하측에 배치되는 방전저항을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있다.

일 실시예 따른 부품 접지 시스템은 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

도1은 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 개념도를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 절연체를 상세히 나타낸다.
도3 내지 도5는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 성능을 확인하기 위한 실험 데이터이다.
도6은 변형 실시예에 따른 부품 접지 시스템의 개념도를 나타낸다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도1 및 도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은, 복수 개의 부품(10)을 수용하는 케이스(100), 케이스의 일측에 배치되어 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor, 200) 및 케이 스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바(300)를 포함할 수 있다.

이 때, 복수 개의 부품에는 SCR 드라이버, BP 드라이버, SM 제어기 등이 해당될 수 있다. 또한, IGBT 방열판 같은 구성일 수 있다. 이와 같은 복수 개의 부품들은 각각 버스바(300)에 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 방열판(500) 및 케이스의 내부 측면에 배치되는 제2 절연체(600)를 더 포함하고, 복수 개의 부품 각각과 연결되는 제2 케이블(410)은 상기 제2 절연체에 직접적으로 연결되고, 방열판(500)은 제3 케이블(420)에 의하여 버스바에 직접적으로 연결되며, 제3 케이블과 제2 절연체는 제4 케이블(430)에 의하여 연결될 수 있다.

이와 같이, 각종 부품과 연결된 케이블들을 직접적으로 케이스(100)에 연결시키지 않고, 방열판(500)을 포함한 복수 개의 부품과 연결되는 제2 케이블(410)을 제2 절연체(600)에 연결시킨 후, 별도의 제3 케이블(420)에 의하여 방열판(500)을 버스바에 연결시키고, 제2 절연체(600)와 제3 케이블(420)를 제4 케이블(430)에 의하여 연결시킴으로써, 복수 개의 부품들의 기준 전위 케이블을 한 지점으로 묶을 수 있으며, 기생 캐패시턴스(stray capacitance)가 가장 큰 방열판에서 -전극을 나타내는 버스바(300)로 한 점 접지를 형성함으로써 종래의 방식보다 기생 캐패시턴스를 저감시키고 기준전위에서 발생하는 노이즈 전압을 50% 이상 감소시킬 수 있다.

또한, 부품 접지 시스템은, 접지 케이블인 제2 케이블(410) 내지 제4 케이블(430) 외에 고압 케이블(440) 또는 신호 케이블을 케이스로부터 절연시키기 위한 제1 절연체를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 부품 접지 시스템은, 케이스 내에 배치되는 고압의 제1 케이블(440) 및 제1 케이블이 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 제1 케이블과 케이스를 이격시키는 제1 절연체(700)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1 절연체(700)에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈(710)이 구비되고, 제1 케이블(440)은 복수 개의 홈(710) 중 일부를 통과하여 연장되는 방식으로 제1 절연체(700)에 접하여 케이스 내에서 연장될 수 있다. 즉, 이와 같은 구조를 통하여, 제1 케이블(440)은 케이스의 내면에 접촉되지 않을 수 있다. 또한, 이와 같은 구조를 통하여 접지 케이블 외에 고압 케이블 및 신호 케이블도 절연체를 이용하여 케이스로부터 이격시킴으로써 기생 캐패시턴스를 저감시키는 효과를 도출할 수 있다.

아울러, 부품 접지 시스템은, 케이스와 직류 캐패시터 사이에 배치되어 케이스와 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자(800) 및 방열판의 하측에 배치되는 방전저항(900)을 더 포함할 수 있다.

이하에서는 도3 내지 도5를 참조하며, 본 발명에 따른 부품 접지 시스템의 구조에 따른 노이즈 전압의 저감 효과가 현저하게 향상될 수 있음을 설명하도록 하겠다.

도3을 참조하면, 실험은 시헙전합 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 실시되었으며, Case 마다 제2 케이블, 제2 절연체, 방열판에 대한 접지 연결 여부를 달리 설정하여 실험하였다.

결과적으로, 제2 케이블, 제2 절연체 및 방열판 모두에 대하여 접지 연결을 설정한 경우 실험 결과가 가장 좋은 것을 나타났다.

구체적으로, 제2 케이블, 제2 절연체 및 방열판 모두에 대하여 접지 연결을 하지 않은 Case 1의 경우, 도4와 같이 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 114V 내지 162V의 노이즈 전압이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 달리, 제2 케이블, 제2 절연체 및 방열판 모두에 대해서 접지 연결을 설정한 Case 2의 경우, 도5와 같이 2260V, 2400V, 2640V, 3000V의 네 개의 전압에 대하여 40V 내지 62V의 노이즈 전압이 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이 경우가 가장 낮은 노이즈 전압을 발생시키는 Case로 가장 좋은 결과를 나타내는 것이며, 해당 Case가 본 발명의 부품 접지 시스템의 구조가 반영된 것이다.

즉, 본 발명과 같이 제2 케이블, 제2 절연체 및 방열판을 접지 연결시키는 구조를 통하여, 노이즈 전압을 저감 시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

또한, 도6과 같이 변형 실시예로써 부품 접지 시스템의 복수 개의 부품은 제2 절연체로 연결되지 않고, 복수 개의 부품 각각이 별도의 제2 케이블들에 의하여 버스바에 개별적으로 직접 연결될 수도 있다.

상기에서 설명한 구성을 포함하는 일 실시예에 따른 부품 접지 시스템은 기생 캐패시턴스를 저감시킬 수 있으며, 그에 따라, 기준 전위에 발생될 수 있는 노이즈 전압을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

100: 케이스
200 : 직류 캐패시터
300 : 버스바
410 : 제2 케이블
420 : 제3 케이블
430 : 제4 케이블
440 : 제1 케이블
500 : 방열판
600 : 제2 절연체
700 : 제1 절연체
800 : 연결단자
900 : 방전저항

Claims

복수 개의 부품을 수용하는 케이스;
상기 케이스의 일측에 배치되어 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 직류 캐피시터(DC Capacitor); 및
상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 -전극을 나타내는 버스바;
를 포함하고,
상기 복수 개의 부품 각각은 상기 버스바에 연결되고,
상기 케이스 내에 배치되는 고압의 제1 케이블; 및
상기 제1 케이블이 상기 케이스의 내면과 접촉되지 않도록 상기 제1 케이블과 상기 케이스를 이격시키는 제1 절연체;
를 더 포함하고,
상기 제1 절연체에는 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수 개의 홈이 구비되고,
상기 제1 케이블은 상기 복수 개의 홈 중 일부를 통과하여 연장되는,
부품 접지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 부품을 각각 상기 버스바에 연결하는 복수 개의 제2 케이블 각각은 상기 버스바에 직접적으로 연결되는,
부품 접지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이스 내에 배치되는 방열판; 및
상기 케이스의 내부 측면에 배치되는 제2 절연체;
를 더 포함하고,
복수 개의 부품 각각과 연결되는 제2 케이블은 상기 제2 절연체에 직접적으로 연결되고,
상기 방열판은 제3 케이블에 의하여 상기 버스바에 직접적으로 연결되며,
상기 제3 케이블과 상기 제2 절연체는 제4 케이블에 의하여 연결되는,
부품 접지 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 절연체는 ㄱ자 형상으로 형성되는,
부품 접지 시스템.
삭제
제3항에 있어서,
상기 케이스와 상기 직류 캐패시터 사이에 배치되어 상기 케이스와 상기 직류 캐패시터를 연결하고 +전극을 나타내는 연결단자; 및
상기 방열판의 하측에 배치되는 방전저항;
을 더 포함하는,
부품 접지 시스템.