KR101449883B1 - 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치 - Google Patents

버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

인버터 등에 사용되는 콘덴서를 소형화 혹은 삭감할 수 있는 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치를 제공한다. 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 설치되는 버스바간 내장 콘덴서로서, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료를 포함하여 이루어짐으로써, 인버터 등에 사용되는 콘덴서를 소형화 혹은 삭감할 수 있는 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.

Description

버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치 {CAPACITOR EMBEDDED BETWEEN BUSBARS, ELECTRIC POWER DEVICE AND ELECTRIC POWER CONVERSION DEVICE}
본 발명은, 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치에 관한 것이다.
전기 회로에 급속하게 전기 에너지를 공급할 수 있는 콘덴서는, 예를 들면 인버터(예를 들면, 고압 인버터 등), 차단기, 변압기, 고압 전원 등의 다종 다양한 전력 기기에 사용되고 있다. 또한, 콘덴서는, 그 내부 구조의 차이나 전압 계급, 용도, 구비되는 전력 기기의 종류 등에 따라, 그 사양이 전혀 상이한 것으로 되어 있다.
예를 들면, 고압 인버터에서는, 통상은 인버터(인버터반)나 그 인버터를 구성하는 인버터 유닛의 내부에, 전압 계급에 따라 알루미늄 전해 콘덴서나 필름 콘덴서 등의 평활 콘덴서가 구비되어 있다. 또한, 스너버 콘덴서가 구비되어 있는 경우도 있다.
고압 인버터 등의 인버터는, 통상, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; 이하, 적절하게 「IGBT」라고 함)와, IGBT에 버스바를 통해 전기적으로 접속되는 평활 콘덴서를 갖고 있다. 특히, 인버터가 고압 인버터인 경우, 평활 콘덴서는 대형의 것으로 되기 때문에, 인버터 내에서 큰 체적 비율을 차지하게 된다. 이 외에, 평활 콘덴서와 IGBT와의 사이에 통상 설치되는 버스바 사이, 혹은 버스바와 대지 프레임(즉, 인버터를 구성하는 케이스)과의 사이에는, 절연 파괴를 발생시키지 않기 위해, 어느 정도의 공간 거리가 필요해진다.
또한, 서지 억제(즉, 급격한 전압의 저하)를 위해 통상은 스너버 콘덴서가 IGBT 근방에 배치된다. 그러나, 스너버 콘덴서는 비용이 높아, 저코스트화(즉, 저용량화)가 요망되고 있다. 따라서 특허문헌 1에는, 스너버 회로를 구성하는 콘덴서이며, 고유전성의 판 형상 수지가 버스바의 대면 영역에 밀착하여 설치되는 콘덴서가 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2008-295227호 공보
특허문헌 1에 기재된 콘덴서는 상기한 바와 같이 스너버 회로를 구성하는 것이며, 비교적 저전압(구체적으로는 약 200V 이하)에 대응하는 것이다. 따라서, 당해 콘덴서를 구성하는 버스바 사이의 간격은 좁은 것이다. 또한, 버스바 사이에 설치되는 것은 수지이며, 여전히 유전율이 낮은 것이다. 그 때문에, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술에 따르면 스너버 콘덴서 등의 저용량 저전압의 소형 콘덴서를 작게 하거나 삭감할 수는 있지만, 버스바 사이에 설치되는 콘덴서는 여전히 전기 용량이 작은 것이므로, 평활 콘덴서 등의 고용량 고전압의 대형 콘덴서를 작게 하거나 삭감하기 위해서는, 상기 특허문헌 1에 기재된 기술로는 불충분하다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 고압 인버터 등에 사용되는 대형 콘덴서를 소형화 혹은 삭감할 수 있는 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기한 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 버스바 사이에 특히 높은 유전율을 갖는 고유전 재료를 설치함으로써, 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치를 제공할 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명에 따르면, 고압 인버터 등에 사용되는 대형 콘덴서를 소형화 혹은 삭감할 수 있는 버스바간 내장 콘덴서, 전력 기기 및 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 관한 이하의 본 발명의 실시예의 기재로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서가 설치되어 있는 버스바를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서에 사용되는 전극의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서에 사용되는 전극의 구조의 변형예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서에 사용되는 전극의 구조의 변형예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서의 설치 방법의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서의 변형예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서가 구비되어 있는 인버터의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시하는 인버터에 구비되어 있는 인버터 유닛의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 적절하게 「본 실시 형태」라고 함)에 따른 버스바간 내장 콘덴서의 하나의 구체예를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명하지만, 본 실시 형태는 이하의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
[1. 버스바간 내장 콘덴서]
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서가 설치되어 있는 버스바를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 한 쌍의 대향하는 버스바, 즉 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)의 사이에 설치되는 것이다. 그리고, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료를 포함하여 이루어지는 것이다. 또한, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태에서는, 상기 한 쌍의 대향하는 버스바[상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)] 사이에 복수의 버스바간 내장 콘덴서(3)가 설치되고, 당해 복수의 버스바간 내장 콘덴서(3)의 사이에는 절연체(4)가 설치되어 있다.
(고유전 재료)
제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는 고유전 재료를 포함하여 이루어진다. 이와 같은 고유전 재료의 비유전률은, 상기한 바와 같이 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 값으로 50 이상이지만, 바람직하게는 500 이상, 보다 바람직하게는 2000 이상이다. 비유전률이 지나치게 낮은 경우, 이와 같은 유전 재료를 포함하는 버스바간 내장 콘덴서는 고압을 견딜 수 없어, 절연 파괴가 일어날 가능성이 있다. 또한, 통상은 대용량의 대형 콘덴서인 평활 콘덴서를 소형화하거나 삭감할 수 없게 될 가능성도 있다.
이와 같은 고유전 재료의 구체적인 예로서는, 티탄산바륨(BaTiO3), 산화 아연 첨가 탄화 규소(ZnO 첨가 SiC), 티탄산스트론튬(SrTiO3) 등을 들 수 있다. 즉, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 소위 세라믹스 콘덴서와 동일한 재료를 갖는 것이 적절하고, 그중에서도, 티탄산바륨 및 산화 아연 첨가 탄화 규소가 바람직하다. 또한, 고유전 재료는 1종이 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상이 임의의 비율 및 조합으로 사용되어도 된다.
(전극)
제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 상기한 고유전 재료의 외에도, 통상은 전극을 포함한다. 전극의 구체적인 구조는 특별히 제한되지 않지만, 통상은 상측 버스바(1)에 접하는 상측 전극 및 하측 버스바(2)에 접하는 하측 전극을 갖는다. 그리고, 상측 전극과 하측 전극과의 사이에, 고유전 재료가 협지되도록 되어 있다. 상측 전극 및 하측 전극의 사이의 거리는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 과도하게 지나치게 짧은 경우 단락을 일으키는 경우가 있고, 과도하게 지나치게 긴 경우 버스바간 콘덴서의 전기 용량이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 통상은 0.02㎜ 이상, 바람직하게는 0.05㎜ 이상, 또한, 통상은 0.5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 예를 들면 고압 인버터 등에 있어서 인가되는 전압은 고압이므로, 절연 파괴를 방지하기 위해 전극간 거리를 길게 설정하는 것이 특히 중요하다. 전극간 거리를 길게 설정하면 전기 용량은 감소하지만, 본 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)에 따르면, 이와 같이 긴 거리라도, 버스바간 내장 콘덴서(3)에 있어서 충분히 큰 전기 용량을 확보할 수 있다.
또한, 상측 전극 및 하측 전극에는, 빗살 형상 구조의 내부 전극이 설치되는 것이 바람직하다. 도 2는, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)에 사용되는, 적절한 전극의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)에 적절히 사용되는 전극으로서는, 상측 버스바(도 2에 있어서는 도시하고 있지 않음)에 접하는 상측 전극(5) 및 상측 전극(5)에 수직으로 접속되어 있는 상측 내부 전극(5a) 및 하측 버스바(도 2에 있어서는 도시하고 있지 않음)에 접하는 하측 전극(6) 및 하측 전극(6)에 수직으로 접속되어 있는 하측 내부 전극(6a)을 갖는 전극이 적절하다. 그리고, 상측 전극(5) 및 하측 전극(6)의 사이에는 고유전 재료(7)가 설치되어 있다.
또한, 상측 내부 전극(5a) 및 하측 내부 전극(6a)은, 반드시 상측 전극(5) 및 하측 전극(6)에 수직으로 설치될 필요는 없고, 대략 수직으로 설치되어도 된다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상측 전극(5) 및 하측 전극(6)에 대해, 상측 내부 전극(5a) 및 하측 내부 전극(6a)이 평행하게 설치되어도 된다. 단, 이 경우도, 상측 내부 전극(5a) 및 하측 내부 전극(6a)은 반드시 평행할 필요는 없고, 대략 평행이어도 된다.
이와 같이, 상측 내부 전극(5a) 및 하측 내부 전극(6a)으로 이루어지는 내부 전극을 설치함으로써, 내부 전극과 고유전 재료(7)와의 접촉 면적을 큰 것으로 할 수 있어, 버스바간 내장 콘덴서(3)의 전기 용량을 보다 큰 것으로 할 수 있다. 그 결과, 대형의 평활 콘덴서를 보다 소형의 것으로 할 수 있거나, 삭감할 수 있다. 단, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2) 사이의 거리보다도 횡방향[즉, 버스바와 상측 전극(5) 및 하측 전극(6)과의 접촉면에 평행한 방향]의 길이 쪽이 긴 것을 고려하면, 적층수를 보다 늘릴 수 있다고 하는 관점으로부터, 전극의 구조로서는 도 2에 도시하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 상측 전극(5)과 하측 내부 전극(6a)과의 사이 및 하측 전극(6)과 상측 내부 전극(5a)과의 사이에 절연체(8)를 설치해도 된다. 이와 같은 절연체(8)로서는, 후술하는 절연체(4)와 동일한 것 외에, 티탄산바륨과 망간과의 혼합물 등, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)에 인가되는 전압에 따라 절연체의 종류를 적절하게 결정하면 된다. 그리고, 이와 같은 절연체(8)를, 상측 전극(5)과 하측 내부 전극(6a)과의 사이 및 하측 전극(6)과 상측 내부 전극(5a)과의 사이에 설치함으로써, 근접하는 이들의 사이에서의 단락을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
(전체 구조)
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2) 사이에 복수 협지되고, 또한 인접하는 버스바간 내장 콘덴서(3)끼리는 절연체(4)로 밀봉된 것으로 되어 있다. 이와 같은 절연체로서는, 절연 저항이 높은 것이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 절연성의 수지를 들 수 있다. 수지의 구체적인 종류로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 섬유 강화 플라스틱[Fiber Reinforced Plastics(FRP)], 불포화 폴리에스테르, 베이크라이트 등을 들 수 있다. 절연체로서는 1종이 단독으로 사용되어도 되고, 2종 이상이 임의의 비율 및 조합으로 사용되어도 된다. 그리고, 예를 들면 수지 등의 절연체(4)를 버스바간 내장 콘덴서(3)의 사이에 설치함으로써, 버스바간 내장 콘덴서(3)의 단부끼리의 연면(沿面) 방전을 방지할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들면 버스바간 내장 콘덴서(3)와 절연체(4)로 이루어지는 버스바간 내장 콘덴서 유닛(9)을 제작하고, 버스바간 내장 콘덴서 유닛(9)을 하측 버스바(2) 상에 배열하고, 소정수 배열한 후에 상측 버스바(1)를 상부로부터 접촉(접합)시킴으로써, 절연체(4)로 밀봉된 버스바간 내장 콘덴서(3)를 협지한 한 쌍의 대향하는 버스바를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성으로 함으로써, 버스바간 내장 콘덴서(3)가 고장났을 때 등에, 당해 고장난 버스바간 내장 콘덴서(3)만을 교환하면 되어, 메인터넌스가 용이하고, 또한 염가로 교환할 수 있다고 하는 이점도 있다.
또한, 이와 같이 복수의 버스바간 내장 콘덴서를 설치함으로써, 어떤 길이나 두께를 갖는 버스바라도, 버스바간 내장 콘덴서를 적절하게 설치할 수 있다. 따라서, 버스바간 내장 콘덴서의 범용성을 높일 수 있고, 나아가서는 버스바간 내장 콘덴서의 제조 비용의 삭감으로도 이어지는 것으로 된다. 특히, 버스바의 횡방향의 길이가 긴 경우, 단일의 버스바간 내장 콘덴서(즉, 단일의 고유전 재료)를 설치하는 것이 어려운 경우가 있고, 그와 같은 경우에도, 분할된 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서에 따르면, 취급이 용이하므로, 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.
단, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)는, 상기한 바와 같이, 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료를 포함하여 이루어지는 것이다. 따라서, 한 쌍의 버스바 사이에, 복수의 버스바 내장 콘덴서(3)가 설치될 필요가 반드시 있는 것은 아니고, 단일의 버스바간 내장 콘덴서가 설치되는 구성으로 해도 된다.
도 6은, 제1 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(3)의 변형예를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 예에서는, 단일의 버스바간 내장 콘덴서(3)가, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)의 전체 영역에 걸쳐 설치되어 있다. 또한, 버스바간 내장 콘덴서(3)의 단부가, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)의 단부보다도 외측에 배치되어 있다. 이와 같이 배치함으로써, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)의 단부에서의 연면 방전을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 도 6에 도시하는 예에서, 버스바간 내장 콘덴서(3)의 단부는 고유전 재료 그 자체로 되어 있지만, 예를 들면 버스바간 내장 콘덴서(3)의 단부에 절연체를 설치하고, 당해 절연체의 단부가 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)의 단부보다도 외측에 배치되도록 해도 된다.
또한, 도 1 내지 도 6에 도시하는 예에서는, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)로서 굴곡된 것을 도시하고 있지만, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)는 굴곡된 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 후술하는 도 8에 도시한 바와 같은 평판 형상의 것이어도 된다. 그와 같은 경우에도, 본 실시 형태의 기본예와 동일한 효과가 얻어진다.
[2. 전력 기기 및 전력 변환 장치]
본 실시 형태에 따른 전력 기기는, 전력을 공급하는 한 쌍의 대향하는 버스바를 구비하고 있는 전력 기기이며, 상기 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료가 설치되어 있는 것이다. 본 실시 형태에 따른 전력 기기에 있어서의 구체적인 구성은 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에 따른 전력 기기에 구비되는 버스바 및 고유전 재료는, 상기 [1. 버스바간 내장 콘덴서]에서 기재한 것과 동일한 것이므로, 그 설명을 생략한다.
또한, 본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치는, 스위칭 소자를 구비하고, 그 스위칭 소자에 전력을 공급하는 한 쌍의 대향하는 버스바를 구비하고 있는 전력 변환 장치로서, 상기 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료가 설치되어 있는 것이다.
도 7에, 본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치의 구체예로서의 인버터반(991)의 내부 구조를 모식적으로 도시한다. 또한, 도 7에 도시하는 인버터반(991)의 외벽은 통상은 금속 케이스이므로 불투과성을 갖고 있어, 내부 구조는 외부로부터 관찰할 수 없지만, 도 7에 있어서는 설명의 편의상 내부 구조를 가시화하여 도시하고 있다.
도 7에 도시하는 전력 기기로서의 인버터반(991)은, 본 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서를 갖는 인버터 유닛(30)을 유닛실(992) 내에 구비하고, 또한, 팬(993)과, 통풍 덕트(994)와, 주 회로실(995)과, 제어부(996)로 적어도 구성된다.
인버터반(991)은, 상기한 바와 같이 통상은 금속 케이스에 의해 구성된다. 인버터반(991)의 케이스를 구성하는 금속의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 스테인리스, 철 등이 이용된다. 또한, 인버터반(991)의 케이스를 구성하는 금속은 1종뿐이어도 되고, 2종 이상이 임의로 조합되어도 된다.
유닛실(992)은, 인버터 유닛(30)이 삽입 인출 가능하게 구비되는 것이다. 도 7에 있어서, 유닛실(992)에 수납되는 인버터 유닛(30)의 수를 3개로 하고 있지만, 수납되는 인버터 유닛(30)의 수는 3개로 한정되는 것은 아니다.
또한, 인버터 유닛(30) 내로 바람을 보내기 위해, 유닛실(992)에는, 통풍 덕트(994)(후술함)와 연통하는 개구부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 그리고, 이 개구부를 통하여, 통풍 덕트(994) 내의 공기가 인버터 유닛(30) 내로 보내지도록 되어 있다. 또한, 유닛실(992)의 내부에는, 도시하지 않은 직류 버스바 및 제어 배선 등이 설치되어 있다.
팬(993)은, 통풍 덕트(994)를 통해 인버터 유닛(30)으로 바람을 보내는 것이다. 또한, 팬(993)은, 후술하는 주 회로실(995)로도 공기를 보내도록 되어 있다. 팬(993)의 구체적인 구성은 특별히 제한되지 않고, 또한, 인버터반(991)에 설치되는 팬(993)의 수도, 도 7에서 도시하고 있는 2개로 제한되는 것은 아니다. 또한, 그 설치 장소도 특별히 제한되지 않지만, 인버터 유닛(30)마다 설치하지 않고 인버터반(991)의 상부에 통합하여 설치함으로써, 장치의 간략화 및 공간 절약화를 도모할 수 있고, 또한, 팬이 고장난 경우에 고장난 팬의 교환이 용이해진다고 하는 이점이 있다.
통풍 덕트(994)는 팬(993)에서 도입된 공기를 각 인버터 유닛(30)으로 송풍하기 위한 통풍로로 되는 것이다. 또한, 주 회로실(995) 및 제어부(996)에는, 각각 도시하지 않은 각종 전원 및 제어 배선 등이 설치되고, 이들에 의해, 각 인버터 유닛(30)을 구동하도록 되어 있다.
다음으로, 인버터 유닛(30)에 대해, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 도 7에 도시하는 인버터반(991)에 구비되어 있는 인버터 유닛(30)의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 8에 있어서도, 도 7과 마찬가지로, 설명의 편의상 그 내부 구조를 가시화하여 도시하고 있다.
도 8에 도시하는 인버터 유닛(30)은, 본 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서(즉, 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료를 포함하여 이루어지는 것)(3)가 협지된 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)(즉, 이들 버스바가, 한 쌍의 대향하는 버스바로 됨)와, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)에 접속되어 있는 IGBT(331)와, IGBT 하부에 설치되어 있는 핀(332)과, 에어 필터(334)와, 상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)에 접속되어 있는 평활 콘덴서(339)를 구비하고 있다.
상측 버스바(1) 및 하측 버스바(2)로 이루어지는 버스바는 도전성의 금속으로 이루어지는 것이며, 상기한 인버터반(991)에 설치되어 있는 제어부(996) 등의 전력 공급원으로부터, 후술하는 IGBT(331)에 전력을 공급하는 전력 공급로로 되는 것이다.
IGBT(331)는 반도체의 스위칭 소자이며, 상기한 버스바를 통해 전력이 공급되도록 되어 있다. IGBT(331)로서는, 공지의 임의의 IGBT를 사용할 수 있다. 그리고, IGBT(331)의 하부에는, IGBT(331)로부터 발생한 열을 방열하는 냉각 핀으로서의 핀(332)이 설치되어 있다.
에어 필터(334)는, 상기한 통풍 덕트(994)를 통풍하는 공기가 인버터 유닛(30) 내로 도입될 때에 통과하는 것이다. 에어 필터(334)에 의해, 인버터 유닛(30) 내로 도입되는 공기로부터 먼지 등을 제거할 수 있다.
상기한 제어부(996) 등의 전력 공급원과 IGBT(331)와의 사이에는, 버스바에 접속되는 평활 콘덴서(339)가 설치되어 있다. 평활 콘덴서(339)는 전하를 축적하고, 축적된 전하에 의해, 상기한 IGBT(331)의 스위칭을 행하도록 되어 있다. 평활 콘덴서(339)로서는, 예를 들면 알루미늄 전해 콘덴서나 필름 콘덴서를 사용할 수 있고, 공지의 평활 콘덴서를 적절하게 사용하면 된다. 또한, 그 형상도 임의이고, 예를 들면 상자형, 원기둥 형상 등의 것을 사용할 수 있다.
[3. 정리]
본 실시 형태에 따른 버스바간 내장 콘덴서에 따르면, 고압 인버터 등의 전력 변환 장치나 전력 기기에 이용되는 대형 콘덴서를 소형화 혹은 삭감할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치나 전력 기기는, 상기한 버스바간 내장 콘덴서를 구비하고 있으므로, 전력 변환 장치나 전력 기기 전체에서의 전하의 축적량을 줄이는 일 없이, 평활 콘덴서 등의 대형 콘덴서를 소형화하거나 삭감할 수 있다. 그 결과, 전력 변환 장치나 전력 기기 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
상기 기재는 실시예에 대해 이루어졌지만, 본 발명은 그것으로 한정되지 않고, 본 발명의 정신과 첨부된 청구의 범위의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.
1 : 상측 버스바
2 : 하측 버스바
3 : 버스바간 내장 콘덴서
4 : 절연체
5 : 상측 전극
5a : 상측 내부 전극(내부 전극)
6 : 하측 전극
6a : 하측 내부 전극(내부 전극)
7 : 고유전 재료
8 : 절연체
30 : 인버터 유닛
331 : IGBT
332 : 냉각 핀
334 : 에어 필터
339 : 평활 콘덴서
991 : 인버터반(인버터)
992 : 유닛실
993 : 팬
994 : 통풍 덕트
995 : 주 회로실
996 : 제어부

Claims (10)

  1. 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 설치되는 버스바간 내장 콘덴서로서,
    25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료를 포함하여 이루어지고,
    상기 한 쌍의 대향하는 버스바 중 한쪽의 버스바와 전기적으로 도통하는 빗살 형상 구조의 내부 전극이 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 설치되고, 상기 내부 전극 사이에 상기 고유전 재료가 설치되어 있고,
    상기 한 쌍의 버스바는 제1 버스바 및 제2 버스바에 의해 구성되고, 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에는, 상기 제1 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제1 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제1 전극과, 상기 제2 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제2 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제2 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고유전 재료가 티탄산바륨 및／또는 산화 아연 첨가 탄화 규소인 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 빗살 형상 구조의 내부 전극이, 상기 한쪽의 버스바에 대해 평행 혹은 대략 평행 또는 수직 혹은 대략 수직으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빗살 형상 구조의 내부 전극의 선단부와, 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 중 다른 쪽의 버스바와의 사이에, 절연체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버스바간 내장 콘덴서의 단부, 또는 그 단부의 더 외측에 설치되어 있는 절연체의 단부가, 상기 버스바의 단부보다도 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 상기 내장 콘덴서가 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 버스바간 내장 콘덴서에 있어서, 인접하는 상기 버스바간 내장 콘덴서의 사이에는 절연체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 버스바간 내장 콘덴서.
  9. 전력을 공급하는 한 쌍의 대향하는 버스바를 구비하고 있는 전력 기기로서,
    상기 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료가 설치되어 있고,
    상기 한 쌍의 대향하는 버스바 중 한쪽의 버스바와 전기적으로 도통하는 빗살 형상 구조의 내부 전극이 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 설치되고, 상기 내부 전극 사이에 상기 고유전 재료가 설치되어 있고,
    상기 한 쌍의 버스바는 제1 버스바 및 제2 버스바에 의해 구성되고, 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에는, 상기 제1 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제1 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제1 전극과, 상기 제2 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제2 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제2 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 기기.
  10. 스위칭 소자를 구비하고, 상기 스위칭 소자에 전력을 공급하는 한 쌍의 대향하는 버스바를 구비하고 있는 전력 변환 장치로서,
    상기 버스바 사이에, 25℃에서 1000V의 전압을 인가하였을 때의 비유전률이 50 이상인 고유전 재료가 설치되어 있고,
    상기 한 쌍의 대향하는 버스바 중 한쪽의 버스바와 전기적으로 도통하는 빗살 형상 구조의 내부 전극이 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에 설치되고, 상기 내부 전극 사이에 상기 고유전 재료가 설치되어 있고,
    상기 한 쌍의 버스바는 제1 버스바 및 제2 버스바에 의해 구성되고, 상기 한 쌍의 대향하는 버스바 사이에는, 상기 제1 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제1 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제1 전극과, 상기 제2 버스바에 접촉함과 함께, 상기 빗살 형상 구조의 내부 전극으로서의 제2 내부 전극과 전기적으로 도통하는 제2 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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