KR20140078506A - Dc 링크 커패시터 어셈블리 - Google Patents

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김웅회
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Abstract

본 발명은, DC 링크 커패시터 어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본하우발명에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리는, 하우징의 내측에 구비되는 DC 링크 커패시터를 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리로서, 상기 하우징은, 일측면에 형성된 개구부와; 개구부가 아닌 다른 일 측면 외측에 구비되는 외부 커패시터 수용부;를 포함한다.

Description

DC 링크 커패시터 어셈블리{DC LINK CAPACITOR ASSEMBLY}
본 발명은 전력 변환 장치에 포함되는 DC 링크 커패시터 어셈블리에 관한 것이다.
전기 자동차(EV)용 전력변화 장치(인버터 또는 컨버터)에서는 입력단의 직류(DC) 혹은 교류(AC) 전원 소스(source)로부터 유입되는 과전압, 서지(surge) 전압, 노이즈 전압과, 제품 내부 전력용 반도체의 스윙에 의해 발생하는 서지(surge) 전압, 노이즈 전압 등을 흡수 또는 차단하기 위해, DC 링크 커패시터 어셈블리(DC LINK CAPACITOR ASSEMBLY)를 사용한다.
상기 DC 링크 커패시터 어셈블리는, 하우징 내측에 별도로 제작된, DC 링크 커패시터(DC LINK CAPACITOR), X-CAP, Y-CAP을 내장시키고, 이들을 결합하여 이루어진다.
도1은 이러한 종래의 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 저면도이다.
도1에 도시된 종래의 DC 링크 커패시터 어셈블리에서 하우징(1)은 저면이 개구되어 있으며, 하부의 개구면을 통해, DC 링크 커패시터(DC LINK CAPACITOR), X-CAP, Y-CAP을 하우징 내측으로 삽입한 다음, 개구면에 레진 또는 실리콘 등을 부어, 개구면을 밀폐시키는 조립 방법을 사용한다.
이 경우, 조립 공정 자체가 단순하지 않아, 제조 원가가 상승할 뿐만 아니라, 전체 하우징의 크기도 상대적으로 커질 수 밖에 없어, 공간 활용 측면에서 효율적이지 않다는 문제가 있다.
또한, 하우징에서 상대적으로 열전달이 잘되는 저면의 밀봉부 아래에 PCB나 스위칭 모듈이 위치하게 되므로, DC 링크 커패시터 어셈블리에서 발생한 열이 스위칭 모듈 또는 제어 PCB 등으로 과도하게 전달되어 제품의 온도 특성을 저하시킬 수 있다는 문제가 있다.
또한, 종래에는 도1에 나타나 있듯이, 부스바의 단자(2)가 하우징 하부의 개구면을 통해 외부로 돌출되고, 돌출된 부스바의 단자(2)는 파워 스위칭 모듈(미도시)과 최 단거리에 있어야 하는 관계로, 스위칭 모듈이나 PCB 등이 실리콘 등으로 밀봉한 하우징(1)의 저면 아래에 평행하게 배치되어야 하여, 공간 활용이 효율적이지 못하다는 단점이 있었다.
본 발명은, 어셈블리의 결합이 용이하고, 공간활용을 효율적으로 할 수 있으며, 온도 특성이 우수한 DC 링크 커패시터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리는, 하우징의 내측에 구비되는 DC 링크 커패시터를 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리로서, 상기 하우징은, 일측면에 형성된 개구부와; 개구부가 아닌 다른 일 측면 외측에 구비되는 외부 커패시터 수용부;를 포함한다.
상기 DC 링크 커패시터 어셈블리는 상기 개구부의 반대편 측면에 구비되는 관통공을 더 포함할 수 있다.
상기 외부 커패시터 수용부는, 하방이 개구될 수 있다.
상기 외부 커패시터 수용부는 적어도 2개가 구비되며, 상기 관통공은 상기 외부 커패시터 수용부의 사이에 구비될 수 있다.
상기 DC 링크 커패시터는, 복수의 커패시터 셀과; 상기 커패시터 셀의 일단에 공통으로 연결되는 제1 부스바와; 상기 제1 부스바의 후방으로 돌출 연장되는 제1 부스바의 제1 단자와; 상기 커패시터 셀의 타단에 공통으로 연결되는 제2 부스바와; 상기 제2 부스바의 후방으로 돌출 연장되는 제2 부스바의 제1 단자를 포함하며, 상기 제1 부스바의 제1 단자와 상기 제2 부스바의 제1 단자는 상기 관통공을 통과하여 상기 하우징의 후방으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리는, 상기 외부 커패시터 수용부에 수용되는 외부 Y-CAP을 더 포함하며, 상기 외부 Y-CAP은 커패시터 셀과; 상기 커패시터 셀의 일단에 결합되는 외부 Y-CAP의 제 1단자와; 상기 커패시터 셀의 타단에 결합되는 외부 Y-CAP의 제 2단자를 포함하며, 상기 외부 Y-CAP의 제1 단자는 상기 제1 부스바의 제1 단자 또는 상기 제2 부스바의 제1 단자 중 어느 하나와 접촉되고, 상기 외부 Y-CAP의 제2 단자는 접지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 하는 DC 링크 커패시터 어셈블리는, 상기 하우징의 내측에 위치하며 상기 DC 링크 커패시터의 전방에 결합되는 내부 X-CAP과; 상기 하우징의 내측에 위치하며 상기 DC 링크 커패시터의 전방에 결합되는 내부 Y-CAP을 더 포함할 수 있다.
상기 내부 X-CAP은, 서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀과; 상기 커패시터 셀의 일단에 공통적으로 연결되는 제3 부스바와; 상기 제3 부스바로부터 전방을 향해 돌출 연장되는 제3 부스바의 제 1단자를; 포함하며, 상기 제3 부스바의 제1 단자는 상기 제2 부스바로부터 전방으로 연장될 수 있다.
상기 내부 Y-CAP은, 서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀과; 상기 커패시터 셀의 일단에 공통적으로 연결되는 제4 부스바와; 상기 제4 부스바로부터 돌출 연장되는 제4 부스바의 제1 단자를 포함하며, 상기 제4 부스바의 제1 단자는 접지될 수 있다.
본 발명에 의하면, DC 링크 커패시터 어셈블리의 조립이 용이해진다.
또한, DC 링크 커패시터 어셈블리와 연결되는 파워 스위칭 모듈이나 제어 PCB를 DC 링크 커패시터 어셈블리의 측면에 배치하는 것이 가능하게 되어 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
또한, DC 링크 커패시터와 내부 X-CAP 및 내부 Y-CAP가 결합되어 하나의 어셈블리 형태로 보관될 수 있으므로, 부품의 보관 및 재고 관리가 용이해진다.
도1은 종래의 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 저면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리의 하우징을 도시한 사시도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리에서 하우징을 제외한 모습을 도시한 사시도이다.
이하 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터의 구성을 설명한다.
이하 설명하는 실시예에서는, 본 발명의 DC 링크 커패시터가 차량 탑재용 전력 변환 장치에 포함되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명에 의한 DC 링크 커패시터는, 산업용이나 가정용의 전력 변환 장치에도 적용 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터의 구성을 설명함에 있어, 하우징(100)을 기준으로, 전방은 개구부(130)가 형성된 쪽을 의미하며, 후방은 관통공(120)이 형성된 쪽을 의미한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리를 도시한 분해 사시도이며, 도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리의 하우징을 도시한 사시도이고, 도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터 어셈블리에서 하우징을 제외한 모습을 도시한 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 DC 링크 커패시터는 어셈블리는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 결합되는 DC 링크 커패시터(200), 내부 X-CAP(400), 내부 Y-CAP(500), 및 외부 Y-CAP(300)을 포함한다.
먼저 도4를 참조하여, 하우징(100)의 구성을 설명하면, 상기 하우징은 일 측면에 개구부(130)가 형성된 대략 다면체 형상을 갖는다. 따라서, 상기 하우징(100)은 상면(101)과, 상기 상면의 가장자리에서 하방을 향해 연장되는 측면(102)과, 상기 측면(102)의 하단을 연결하며 상기 상면(101)과 대략 평행하게 연장되는 저면(103)을 포함한다.
이때, 상기 상면(101)과 저면(103)은 대략 4각형의 형상을 갖는 판상의 부재로 구성되므로, 측면(102)은 3개가 구비되며, 측면(102)이 구비되지 않은 쪽에 개구부(130)가 형성된다.
그러나, 상기 측면(102)의 개수는 하우징의 형상에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
상기 하우징(100)에서, 상면(101), 측면(102), 및 저면(103)에 의해 정의 되는 공간이 DC 링크 커패시터 수용부가 되며, 이 DC 링크 커패시터 수용부에 후술하는 DC 링크 커패시터, 내부 X-CAP, 내부 Y-CAP 등의 수용된다.
한편, 상기 개구부(130)와 마주보는 측면 외측에는 외부 커패시터 수용부(110)가 구비된다. 상기 외부 커패시터 수용부(110)는 좌우로 대칭이 되게 2개가 구비되며, 하부에 개구부(111, 도3 참조)가 형성된다. 이를 좀 더 자세히 설명하면, 상기 외부 커패시터 수용부(110)는 후술하는 커패시터 셀(310)의 형상에 대응되도록 대략 직사각형의 평단면을 가지며 상하로 길게 연장되고, 상단은 차단되며, 하단은 개구된다.
따라서, 상기 외부 커패시터 수용부(110)에는, 후술하는 외부 Y-CAP(300)이 개구부(111)를 통해 하부로부터 상부로 삽입되어 결합될 수 있다.
한편, 2개의 상기 외측Y-CAP(110) 사이에는 관통공(120)이 형성된다. 따라서, 상기 관통공(120)은 상기 개구부(130)의 반대편 측면(102)을 전후 방향으로 관통하여 형성된다.
상기 관통공(120)은 후술하는 제1 부스바(220)의 제1 단자(221) 및 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)가 통과할 수 있도록 좌우로 길게 연장되며, 대략 상기 단자(221, 231) 형상에 대응되는 형상을 갖는다.
한편, 상기 하우징(100)의 각 모서리에는 장착부(140)가 구비된다. 상기 장착부(140)의 중앙에는 상하 방향으로 관통되는 장착공(141)이 구비된다.
다음으로, 도3 및 도5를 참조하여, DC 링크 커패시터(220)의 구성을 설명한다.
DC 링크 커패시터(220)는 서로 병렬로 나란하게 배치되는 복수개의 커패시터 셀(210)과, 상기 커패시터 셀(210)의 일측에 공통으로 연결되는 제1 부스바(220)와, 상기 커패시터 셀(210)의 타측에 공통으로 연결되는 제2 부스바(230)를 포함한다.
상기 제1 부스바(220)와 제2 부스바(230)는 측면에서 볼 때 하방을 향하는 대략 'ㄷ자' 형상을 가지며, 전단과 후단에서 외측을 향해 단자가 돌출 연장된다.
이를 좀 더 자세히 설명하면, 상기 제1 부스바(220)는 수평으로 연장되는 부분과, 수평으로 연장되는 부분의 전단과 후단에서 각각 상하로 연장되는 부분을 포함하며, 후방에 위치하는 상하로 연장되는 부분의 하단에서 후방으로 연장되는 제1 단자(221)와, 전방에 위치하는 상하로 연장되는 부분의 하단에서 전방으로 연장되는 제2 단자(222)를 포함한다.
또한, 상기 제2 부스바(230)는 수평으로 연장되는 부분과, 수평으로 연장되는 부분의 전단과 후단에서 각각 상하로 연장되는 부분을 포함하며, 후방에 위치하는 상하로 연장되는 부분의 하단에서 후방으로 연장되는 제1 단자(231)와, 전방에 위치하는 상하로 연장되는 부분의 하단에서 전방으로 연장되는 제2 단자(232)를 포함한다.
상기 제1 부스바(220)와 상기 제2 부스바(230)는 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 상기 제1 부스바(220)와 상기 제2 부스바(230)의 사이에 절연을 위한 부재가 위치할 수도 있다. 상기 제2 버스바(230)는 상기 제1 버스바(220)의 상부에 위치한다.
상기 DC 링크 커패시터(200)의 전방에는, 내부 X-CAP(400)과 내부 Y-CAP(500)이 결합된다.
상기 내부 X-CAP(400)은 서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀(410)과, 상기 커패시터 셀(410)의 일단에 공통적으로 연결되는 제3 부스바(420)와, 상기 복수의 커패시터 셀(410)의 타단에 공통적으로 연결되는 제4 부스바(430)를 포함한다.
상기 제3 부스바(430)는 전방을 향해 돌출되는 제1 단자(421)를 포함하며, 상기 제4 부스바(440)는 전방을 향해 돌출되는 제1 단자(431)를 포함한다.
따라서, DC 링크 커패시터(200)의 전방 쪽에서, 제3 부스바(420)의 제1 단자(421)는 제2 부스바(230)의 제2 단자(232)와 접한다. 또한, 상기 제4 부스바의 제1 단자(431)는 제1 부스바(220)의 제2 단자(222)와 접한다.
상기 내부 Y-CAP(500)은 서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀(510)과, 상기 커패시터 셀(510)의 일단에 공통적으로 연결되는 제5 부스바(520)를 포함하며, 상기 제5 부스바(520)에는 전방으로 돌출되는 제1단자(521)가 구비된다. 상기 제5 부스바(520)의 제1 단자(521)는 접지된다.
이하, 도3을 참조하여, 상기 외부 커패시터 수용부(110)에 수용되는 외부 Y-CAP(300)의 구성을 설명한다.
상기 외부 Y-CAP(300)은, 커패시터 셀(310)과, 상기 커패시터 셀(310)의 외측을 감싸는 단자 고정부(320)와, 상기 단자 고정(320)부에 의해 커패시터 셀(310)의 일단과 결합하도록 고정되는 제1단자(330)와, 상기 단자 고정부(320)에 의해 상기 커패시터 셀(310)의 타단과 결합하도록 고정되는 제2 단자(340)를 포함한다.
상기 외부 Y-CAP(300)은 좌우 방향으로 대칭이 되도록 2개가 배치된다.
2개의 상기 외부 Y-CAP(300) 중 어느 하나의 제1 단자(330)는 상기 제1 부스바(220)의 제1 단자(221)와 접하며, 2개의 상기 외부 Y-CAP(300) 다른 하나의 제1 단자(330)는 상기 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)에 접한다.
한편, 상기 외부 Y-CAP(300)의 제2 단자(340)는 접지에 연결된다.
상기와 같은 구성 하에서, 제1 부스바(220)의 제1 단자(221)는 플러스 입력이 되며, 상기 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)는 마이너스 입력이 된다.
또한, 상기 제1 부스바(220)의 제2 단자(222) 및 제4 부스바(430)의 제1 단자(431)는 플러스 출력이 되며, 상기 제2 부스바(230)의 제2 단자(232) 및 상기 제4 부스바(420)의 제1 단자(421)는 마이너스 출력이 된다.
상기 출력단은 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bi-Polar Transistor)의 입력단이 된다.
이하, 도3을 참조하여, 상기와 같은 구성을 갖는 DC 링크 커패시터(200), 내부 X-CAP(400), 내부 Y-CAP(500)가 하우징(100) 내부의 DC 링크 커패시터 수용부에 결합되는 과정, 및 상기 외부 Y-CAP(300)이 상기 외부 커패시터 수용부(110)에 결합되는 과정을 설명한다.
먼저, DC 링크 커패시터(200)와, 내부 X-CAP(400), 및 내부 Y-CAP(500)을 전술한 바와 같은 구조로 결합한 다음, 이를 하우징(100) 일측면의 개구부(130)를 통해 내부 공간으로 밀어 넣는다.
DC 링크 커패시터(200), 내부 X-CAP(400), 및 내부 Y-CAP(500)이 전방의 개구부(130)를 통해 후방쪽으로 슬라이딩되어 삽입되면, 제1 부스바(220)의 제1 단자(221) 및 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)가 하우징(100)의 후방 측면에 형성된 관통공(120)을 통과하여 후방쪽으로 밀려 나오게 된다.
이런 상태에서, 전방 쪽에 레진 또는 실리콘 등을 도포하여, 개구부의 틈새를 밀폐시킨다.
그런 다음 외부 커패시터 수용부(110) 하단의 개구부(111)를 통해, 외부 Y-CAP(300)을 하부로부터 상부로 밀어 넣는다.
외부 Y-CAP(300)이 외부 커패시터 수용부(110)에 결합되면, 2개의 상기 외부 Y-CAP(300)의 제1 단자(330)는 각각 제1 부스바(220)의 제1 단자(221) 및 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)와 접하게 되고, Y-CAP(300)의 제2 단자(340)는 접지에 연결된다.
따라서, 매우 손쉬운 방법으로 외부 Y-CAP(300)을 DC 링크 커패시터(200)에 연결시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 부스바(220)의 제1 단자(221)와 제2 부스바(230)의 제1 단자(231)가 관통공(120)을 통과하여 측면으로 돌출되므로, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT, Insulated Gate Bi-Polar Transistor) 등의 구성을 측면에 배치하는 것이 가능하여 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.
100: 하우징 101: 상면부
102: 측면부 103: 저면부
110: 외부 커패시터 수용부 111: 개구부
120: 관통공 130: 개구부
140: 장착부 141: 장착공
200: DC 링크 커패시터 210: 커패시터 셀
220: 제1 부스바 221: 제1 부스바의 제 1단자
222: 제1 부스바의 제 2 단자 230: 제2 부스바
231: 제2 부스바의 제1 단자 232: 제2 부스바의 제2 단자
300: 외부 Y-CAP 310: 커패시터 셀
320: 단자 고정부 330: 외부 Y-CAP의 제 1단자
340: 외부 Y-CAP의 제 2단자 400: 내부 X-CAP
410: 커패시터 셀 420: 제3 부스바
421: 제3 부스바의 제 1단자 430: 제4 부스바
431 제4 부스바의 제 1단자 500: 내부 Y-CAP
510: 커패시터 셀 520: 제5 부스바
521: 제5 부스바의 제1 단자 521: 제 단자

Claims (9)

  1. 하우징의 내측에 구비되는 DC 링크 커패시터를 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리로서,
    상기 하우징은,
    일측면에 형성된 개구부와;
    개구부가 아닌 다른 일 측면 외측에 구비되는 외부 커패시터 수용부;를 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 반대편 측면에 구비되는 관통공을 더 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외부 커패시터 수용부는,
    하방이 개구되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외부 커패시터 수용부는 적어도 2개가 구비되며,
    상기 관통공은 상기 외부 커패시터 수용부의 사이에 구비되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 DC 링크 커패시터는,
    복수의 커패시터 셀과;
    상기 커패시터 셀의 일단에 공통으로 연결되는 제1 부스바와;
    상기 제1 부스바의 후방으로 돌출 연장되는 제1 부스바의 제1 단자와;
    상기 커패시터 셀의 타단에 공통으로 연결되는 제2 부스바와;
    상기 제2 부스바의 후방으로 돌출 연장되는 제2 부스바의 제1 단자를 포함하며,
    상기 제1 부스바의 제1 단자와 상기 제2 부스바의 제1 단자는 상기 관통공을 통과하여 상기 하우징의 후방으로 돌출되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외부 커패시터 수용부에 수용되는 외부 Y-CAP을 더 포함하며,
    상기 외부 Y-CAP은
    커패시터 셀과;
    상기 커패시터 셀의 일단에 결합되는 외부 Y-CAP의 제 1단자와;
    상기 커패시터 셀의 타단에 결합되는 외부 Y-CAP의 제 2단자를 포함하며,
    상기 외부 Y-CAP의 제1 단자는 상기 제1 부스바의 제1 단자 또는 상기 제2 부스바의 제1 단자 중 어느 하나와 접촉되고,
    상기 외부 Y-CAP의 제2 단자는 접지되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 하우징의 내측에 위치하며 상기 DC 링크 커패시터의 전방에 결합되는 내부 X-CAP과;
    상기 하우징의 내측에 위치하며 상기 DC 링크 커패시터의 전방에 결합되는 내부 Y-CAP을 더 포함하는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내부 X-CAP은,
    서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀과;
    상기 커패시터 셀의 일단에 공통적으로 연결되는 제3 부스바와;
    상기 제3 부스바로부터 전방을 향해 돌출 연장되는 제3 부스바의 제 1단자를; 포함하며,
    상기 제3 부스바의 제1 단자는 상기 제2 부스바로부터 전방으로 연장되는 제2 부스바의 제2 단자와 접촉되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 내부 Y-CAP은,
    서로 나란히 배치되는 복수의 커패시터 셀과;
    상기 커패시터 셀의 일단에 공통적으로 연결되는 제4 부스바와;
    상기 제4 부스바로부터 돌출 연장되는 제4 부스바의 제1 단자를 포함하며,
    상기 제4 부스바의 제1 단자는 접지되는 DC 링크 커패시터 어셈블리.
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