KR20110030762A - 커패시터용 부스바 조립방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커패시터의 인덕턴스를 낮추어 커패시터에서 발생하는 발열량을 줄여 온도특성과 커패시터의 전기적인 특성향상과 품질의 신뢰성을 향상시키기고 극성이 다른 부스바간 절연성을 균일하게 향상시키고 가혹한 환경에서 극성이 다른 부스바간의 절연성을 유지하기 위한 커패시터 부스바 조립방법 및 그 제품에 관한 것으로, 본 발명의 특징은 극성이 다른 N극 부스바와, P극 부스바의 적어도 일부에 절연물질로 코팅하고, 외장케이스 외부로 부스바의 일부를 노출시켜 다른 부품과 결선할 수 있도록 단자부를 형성하고, 극성이 다른 N극 부스바와, P극 부스바의 일부가 서로 중첩되도록 조립하는 방법과 커패시터에 관한 것이다.

부스바, 콘덴서, 커패시터

Description

커패시터용 부스바 조립방법 및 그 제품{SOLDERING METHOD FOR CONNECTING BUS BAR ON CAPACOTOR AND PRODUCTS THEREOF}

본 발명은 커패시터의 성능향상을 위한 부스바 조립방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커패시터의 인덕턴스를 낮추어 인버터의 서지전압을 줄임으로써 커패시터에서 발생하는 발열량을 줄여 온도특성과 혹독한 환경에서 커패시터의 성능향상과 품질의 신뢰성을 향상시키기 위한 커패시터 부스바 조립방법 및 그 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 전기기기용, 진상용, 전자기기용 커패시터 등은 각종 산업분야에서 널리 사용되고 있다.

이러한 커패시터는 유전체로 폴리에칠렌텔레프타레이트(PET) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에칠렌나프탈레이트(PEN) 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 수지 등의 프라스틱필름을 사용하여, 프라스틱필름의 한 면 또는 양면에 금속을 증착한 증착필름을 권취하고, 권취된 증착필름의 양면에는 아연, 아연 합금, 주석 또는 1차 아연 2차 주석을 용사하여, 용사면(7)을 만들어 커패시터 소자(4)를 제조한다.

커패시터의 정전용량은 커패시터의 용도에 따라 차이가 있으므로 다른 N극부스바와 P극 부스바에 커패시터 소자(4) (이하 소자)의 갯수를 가감하여 결선하여 커패시터를 제조하게 되는데, 작은 용량의 커패시터는 적은수량의 소자(4)를 결선하고 대용량 커패시터는 다수의 소자(4)를 결선하여 커패시터를 제조한다.

다량의 소자(4)로 이루어진 커패시터는 소자(4)의 양 용사면(7)에 각각 극성이 다른 N극부스바(1)와 P극 부스바(2)를 연결하고, 외장케이스(9) (이하 케이스) 외부로 부스바의 일부를 노출 되도록 하여 단자부(3)를 형성한다.

이와 같이 N극 부스바 (1)와 P극 부스바(2)가 부착된 소자(4)들은 그 전체를 프라스틱 케이스 또는 금속 케이스와 같은 케이스(9)속에 삽입한 뒤, 에폭시 또는 우레탄 같은 몰딩제를 충진 하거나 혹은 에폭시와 우레탄과 같은 이종의 몰딩제를 다층으로 충진하여 절연과 커패시터 내부를 보호한다.

그러나, 커패시터는 인덕턴스가 크거나 사용전압이 높거나 많은 전류가 흐르거나 주파수가 높은 경우 커패시터 주변부품에 영향을 주고 커패시터 내부에서 서지 전압에 의해 열이 발생되는데, 커패시터의 발열은 커패시터의 전기적 특성을 낮추고, 커패시터의 수명을 단축시키며, 커패시터의 성능에 대한 신뢰성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.

전술한 바와 같은 문제가 발생되는 원인중 하나는 커패시터의 인덕턴스 (Inductance)에 기인한다.

종래의 커패시터의 구성과 조립과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 3과 도 4는 종래의 예로서, 도 3은 도시된 바와 같이, 케이스(9)내부에서 극성이 다른 N극 부스바와 P극 부스바가 중첩하지 않고 평행하게 배치하여 소자(4)를 결선하고 외부의 부스바만 서로 중첩 시켰으나 , 중첩되는 면적이 적어 인덕턴스를 줄이는데 한계가 있었다.

도 4는 케이스(9)외부의 N극부스바와 P극 부스바 사이에 절연지등 절연제를 삽입하여 절연시키는 방법으로 별도의 절연제 사용으로 작업이 번거롭고 절연재 위치를 일정하게 유지해야하는 등 작업이 난해하였다.

그리고 절연재(8)로 절연지 또는 프라스틱 필름을 사용하는데 절연지를 사용하면 혹독한 환경에서(예 : 온도 95℃, 습도 85%) 수분을 흡습하여 전연력을 약하게 하고, 플라스틱필름을 사용하면 가수분해로 인해 프라스틱필름의 특성이 변화되어 커패시터에 영향을 준다.

본 발명자는 많은 시행착오를 반복하면서 극성이 다른 부스바의 조립방식에서 커패시터의 성능개선과 수명 연장효과에 괄목할 만한 영향을 줄 수 있는 조립방법을 발명하여 이를 본 발명에서 제안하고자 한다.

위에서 설명한 종례의 문제점인 극성이 다른 부스바(1)(2)의 중첩되는 면적이 작은 것을 극대화 하여 인덕턴스를 개선하고, 극성이 다른 부스바(1)(2)사이에 절연제를 삽입하여 절연시켰을 때 혹독한 환경에서 절연력 저하를 방지하고 , 절연제를 삽입하는 등으로 인한 난해한 작업성을 개선하여 생산성을 향상시키고 인덕턴스를 낮추어 커패시터의 전기적 특성 및 신뢰성을 크게 향상시키고, 커패시터의 수 명을 연장시킬 수 있는 커패시터 조립방법 및 그 제품을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적에 따른 커패시터 조립방법의 해결과제는,

극성이 다른 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)에 다수의 소자(4)의 양측 용사면(7)을 연결하고, 극성이 다른 부스바(1)(2)들이 서로 절연되도록 연결하여 케이스(9)속에 안치시킨 뒤, 케이스(9) 내부를 몰딩제로 충진하여 조립되는 커패시터 조립방법에 있어서,

극성이 다른 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)의 적어도 일부를 에폭시 등 절연물질(6)로 코딩하여, 극성이 다른 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)가 서로 전기적으로 불통되면서 적어도 극성이 다른 부스바(1)(2)의 일부가 서로 중첩되도록 조립함으로써 작업성을 개선하여 생산성을 향상시키고, 내 환경성에서도 절연력 저하를 방지하고, 인덕턴스를 적게 개선함으로써 본 발명의 목적을 구현할 수 있다. 또한 극성이 다른 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)가 소자에 지그재그로(교차 되도록) 결선함으로써 N극 부스바와 P극 부스바의 간격을 밀착시킴으로써 인덕턴스 감소 효과를 크게할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이 다수의 소자(4)의 양측 용사면(7)에 극성이 다른 부스바(1)(2)를 연결할 때, 극성이 다른 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)가 서로 전기적으로 불통되면서 절연력을 향상시키고, 혹독한 환경에서도 절연력 저하를 줄이고, 작업성을 개선하여 생산성을 향상시키고, 극성이 다른 부스 바(1)(2)의 일부분이 서로 중첩되도록 조립함으로써 인덕턴스를 낮추어 커패시터의 전기적 특성 및 신뢰성을 향상시키고, 커패시터의 수명을 연장시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 커패시터용 부스바의 조립방법 및 그 제품에 대하여 첨부된 도면 도 1c 내지 도 2c를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1c는 본 발명의 바람직한 부스바의 조립구조를 예시한 사시도이고, 도 2c는 본 발명의 다른 실시 예를 예시한 사시도이다.

[바람직한 실시예]

도 1c 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 극성이 다른 N극 부스바와 P극 부스바의 적어도 일부를 에폭시 등의 절연물질(5)로 코팅하여 절연성을 갖추고, 극성이 다른 부스바(1)(2)가 적어도 일부가 서로 중첩되는 구조로서, 중첩된 부스바 단자의 상호작용에 의해 인덕턴스를 줄이면서 절연력을 향상시키고 작업성을 개선하여 생산성을 향상시키는 것이다.

또 다른 응용예로서는 부스바(1)(2)에 우레탄과 같은 절연물질(5)을 코팅하거나 프라스틱 같은 절연체로 피복 사출하는 방법과 절연체로 감싸는 방법을 적용해 볼 수 있다.

참고로, 전술한 에폭시나 우레탄과 같은 절연물질(6)은 예시적으로 기술하였을 뿐 다양한 절연물질들 중 어느 하나를 선택적으로 채택하여도 무방하다.

도면에서 케이스(9) 외부의 부스바 방향과 수량은 제조자의 의도에 따라 다양하게 선택하여 배치될 수 있으며, N극 부스바와 P극 부스바에 결선된 소자(4)를 병렬 결선한 것을 설명하였으나 직렬결선과 직렬과 병렬을 혼용하여도 무방하다.

본 발명에서 N극 부스바(1)와 P극 부스바(2)는 두께에 관계없이(예:0.01mm~ 수 mm까지)사용할 수 있고, 재질은 주 재료로 동, 철과 같은 다양한 도체에 적용할 수 있으며, 또한 절연물질(5)의 코팅두께도 커패시터 규격 및 전압에 따라 다양하게(예:0.01mm~ 수 mm까지) 적용할 수 있다. 두께 1mm의 부스바를 사용하고, 폴리프로필렌필름(PP)에 증착한 필름을 사용하고, 정전용량 300uF의 커패시터를 제작하여 인덕턴스를 측정하였을 때, 종래의 커패시터 즉, 도 3에 도시된 부스바가 채용된 커패시터(종래 예 1), 도 1에 도시된 부스바가 채용된 커패시터(실시예 1) 및 도 2에 도시된 부스바가 채용된 커패시터(실시예 2)를 시험한 결과, 다음의 [표1]과 같은 결과가 수득되었다.

[표 1]

구 분	인덕턴스
실시예 1	60%
실시예 2	60%
종래예 1	100%

위 [표 1]을 살펴보면, 본 발명에 따른 커패시터용 부스바 조립방법인 실시예1 및 실시예 2는 인덕턴스가 종래예 1 대비 60% 수준으로 감소하여 종래의 조립방법에 비해 우수한 성적을 나타나는 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 아래의 [식 1]과 [식 2]에서와 알 수 있는 바와 같이 인덕턴스가 적으면 임피던스도 낮아지고 커패시터의 발열량도 감소하므로 커패시터의 성능과 수명을 크게 향상시킬 수 있다.

인덕턴스를 낮추는 원리는 이하의 [식 1] 및 [식 2]에 의해 확인할 수 있다.

[식 1]과 [식 2]에서와 같이 인덕턴스를 줄이면, 임피던스가 줄어 저항에 의한 발열을 낮출 수 있기 때문에 커패시터의 전기적인 특성이 향상되고, 고온에서 커패시터 성능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

[식 1]

Z [Ω] : 임피던스

R [Ω] : 저항

W : 2πf

L : 인덕턴스

C : 커패시터 정전용량

[식 2]

J : 주울열

I : 전류

R : 임피던스, 저항

도 1a는 본 발명 실시예 1의 N극 부스바 사시도,

도 1b는 본 발명 실시예 1의 P극 부스바 사시도,

도 1c는 본 발명 실시예 1의 커패시터 사시도,

도 2a는 본 발명 실시예 2의 N극 부스바 사시도,

도 2b는 본 발명 실시예 2의 P극 부스바 사시도,

도 2c는 본 발명 실시예 2의 커패시터 사시도,

도 3은 종례의 실시예 커패시터 사시도,

도 4는 또 다른 종례의 실시예 커패시터 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : N극 부스바 2 : P극 부스바

3 : 단자부 4 : 커패시터 소자

5 : 절연물질 6 : 도체부

7 : 용사면 8 : 절연제

9 : 외장케이스 10 : 리드프레임

Claims (8)

1. 커패시터 소자의 양측 용사면에 연결된 극성이 다른 부스바들이 서로 절연되도록 연결하여 외장케이스 속에 안치시킨 뒤, 외장케이스 내부를 몰딩제로 충진하여 조립되는 커패시터 조립방법에 있어서,

   극성이 다른 N극 부스바와 P극 부스바 의 적어도 일부를 절연물질로 코팅하여 절연시키고, 극성이 다른 부스바가 적어도 일부가 서로 중첩되도록 조립되고 극성이 다른 부스바가 소자에 지그재그로(교차 되도록) 결선되는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
2. 제1항에 있어서,

   절연물질로 에폭시를 적용하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
3. 제1항에 있어서,

   절연물질로 우레탄를 적용하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
4. 제1항에 있어서,

   극성이 다른 N극 부스바와 P 극 부스바 의 적어도 일부를 절연체로 감싸 절 연하여 조립하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
5. 제1항에 있어서,

   극성이 다른 N극 부스바와 P 극 부스바의 적어도 일부를 사출 피복하여 절연하여 조립하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
6. 제1항에 있어서,

   N극 부스바를 소자의 한쪽 방향 용사면에 결선하고, P극 부스바는 N극 부스바가 결선된 반대방향의 소자 용사면에 결선되는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
7. 제1항에 있어서,

   용량이 다른 커패시터 소자를 혼용하여 조립하는 것을 특징으로 하는 커패시터용 부스바 조립방법.
8. 제1항에 기재된 조립방법에 의해 조립된 커패시터.

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