KR101821878B1 - 인버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터를 제공한다. 상기 인버터는 방열부가 설치되는 베이스 부와; 상기 베이스 부 상에 배치되며, 입력 전원을 정류부 및 인버터 부를 거치도록 독립적인 파워 흐름을 따라 외부로 출력시키는 메인 기판부와; 상기 메인 기판부에 전기적으로 연결되도록 고정되며, 서로 독립되는 2차측 전원 흐름 및 전기적 신호 흐름을 형성하는 제어 기판부를 포함한다.

Description

인버터{INVERTER}

본 발명은 인버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신호부와 파워부를 구조적으로 분리하여 구동시 노이즈 저감이 가능한 인버터에 관한 것이다.

일반적으로, 전동기 구동 장치는 사용전원으로부터 공급된 전력을 받아 자체 내에서 전압과 주파수를 가변 시켜 전동기에 공급함으로써 전동기의 속도를 고효율로 제어하는 일련을 장치를 의미한다.

상기와같은 전동기 구동장치는 전세계 적으로 에너지 절감 및 에너지 사용의 효율성을 향상하기 위한 방안으로 계속적으로 수요가 높아지고 있는 추세이다.

상기와 같은 종래의 인버터를 설명한다.

도 1은 종래의 인버터 및 파워흐름을 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 전동기 구동장치를 다른 측면에서 보여주는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 종래의 인버터는 크게, 베이스 상에 설치되는 히트 싱크(10)와, 다수의 회로 기판(20,30,40.50)을 포함한다.

상기 히트 싱크(10)는 베이스 상에 설치된다.

상기 다수의 회로 기판(20,30,40.50)은 히트 싱크(10)의 상부에 배치되는 미들 베이스 상에 배치된다.

상기 다수의 회로 기판(20,30,40.50)은, 미들 베이스의 상부에 배치되는 파워 보드(20)와, 상기 파워 보드(20) 상부에 배치되는 캡 보드(50)와, 상기 파워 보드(20)에 수직을 이루어 연결되는 제어 보드(30)와, 상기 제어 보드(30) 상부에 배치되는 IO보드(40)를 포함한다.

도 1에서, 이중 화살표(==>)는 입력 단자부(31), 정류부(22), 디씨 링크(27) 및 인버터 부(23), 출력 단자부(32)를 따라 흐르는 메인 파워 흐름을 보여준다.

또한, 실선 화살표(->)는 제어 보드(30), 게이트 드라이브, 센싱 및 보호회로(26)에 전원을 궁급하는 SMPS 2차측 전원(25)을 보여준다.

또한, 가상선 화살표(-->)는 제어 보드(30)의 제어부(24)와, 게이트 드라이브, 센싱 및 보호 회로(26)의 신호를 보여주고 있다.

상기에 언급되는 종래의 인버터에서 파워흐름 및 신호 흐름은, 정류부(22)의 출력과, 인버터 부(23)의 출력 간에 메인 파워 흐름의 교차가 발생되어 서로 간섭이 발생되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 인버터는 파워 단자, 핌(PIM)등의 파워부와, 신호부가 동일한 보드 상에 설치됨에 따라, 상기와 같은 메인 파워 흐름에 의해 상기 신호부가 간섭을 받을 수 있는 구조를 이룬다.

도 2를 참조 하면, 종래의 IO 보드(40)는 제어 보드(30)와 신호용 와이어(60)를 통해 서로 전기적으로 연결되어 신호 라인을 형성한다.

또한, 상술한 IO 보드(40)는 해당 보드에 형성되는 접지용 와이어(70)를 통해 파워 보드(20)에 연결되고, 파워 보드(20)에 연결되는 접지용 와이어(70)는 히트 싱크(10)로 연장되어 연결된다.

상기와 같이 구성됨에 따라, 종래의 인버터는 노이즈 안테나 역할을 할 있는 신호용 와이어 및 접지용 와이어등과 같은 와이어를 사용함에 따라, 구조적으로 취약한 문제점이 있다.

더하여, 종래의 상기와 같은 와이어가 사용됨에 따라, 제품을 조립하는 공정에서 상술한 와이어가 제품 내 발열되는 부품에 접촉되는 경우, 화재를 유발할 수 있고, 이에 따라 제품 자체가 손상 및 고장이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2007-0053940호(공개일 : 2007.05.28)가 있으며, 상기 선행문헌에는 층간 회로간섭이 방지된 연성회로기판에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 신호부와 파워부를 구조적으로 분리하여 구동시 노이즈 저감이 가능한 인버터를 제공함에 있다.

바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 인버터를 제공한다.

상기 인버터는 방열부가 설치되는 베이스 부와; 상기 베이스 부 상에 배치되며, 입력 전원을 정류부 및 인버터 부를 거치도록 독립적인 파워 흐름을 따라 외부로 출력시키는 메인 기판부와; 상기 메인 기판부의 측부에 전기적으로 연결되도록 고정되며, 서로 독립되는 2차측 전원 흐름 및 전기적 신호 흐름을 형성하는 제어 기판부를 포함한다.

상기 메인 기판부는, 상기 입력 전원을 전달 받는 입력 전원 연결부와, 상기 정류부와, 디씨링크부와, 인버터 부와, 출력 단자부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 독립적인 파워 흐름은, 상기 입력 전원 연결부와, 상기 정류부와, 상기 디씨링크부와, 인버터 부와, 출력 단자부를 통해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 메인 기판부는, SMPS 전원 연결부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어 기판부는, 상기 SMPS 전원 연결부와 전기적으로 접속되어 2차측 전원을 입력하는 SMPS 전원 입력부와, 제어부와, SMPS 전원부와, 신호부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 SMPS 전원부는 상기 2차측 전원을 생성하여 상기 제어부 및 상기 신호부 각각으로 전송하는 2차측 파워 흐름을 형성하s,s 것이 바람직하다.

상기 제어부와 상기 신호부 사이에는 신호 흐름이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 메인 기판부는, 상기 방열부와 연결되는 금속봉이 관통 접촉되어 접지되는 것이 바람직하다.

상기 제어 기판부에는, 접지 연결부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 접지 연결부에는 상기 방열부와 접촉되는 접지 스크류가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제어 기판부는, 상기 메인 기판부의 상부에 배치되는 아이오 기판부와 전기적으로 연결되어, 상기 아이오 기판부를 고정하는 것이 바람직하다.

상기 아이오 기판부에는, 상기 접지 연결부와 연결되는 패턴이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은, 신호부와 파워부를 구조적으로 분리하여 구동시 노이즈를 효율적으로 저감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 서로 전기적으로 연결되도록 조립되는 다수의 기판부들을, 기판부들을 조립함과 동시에, 와이어를 사용하지 않고, 기판부들 각각의 접지를 히트 싱크인 방열부에 접지 스크류 및 금속봉을 사용하여 접지되도록 함으로써, 종래의 와이어를 사용함에 따르는 문제를 해결할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 인버터 및 파워 및 신호 흐름을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 인버터의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 인버터 및 파원 및 신호 흐름을 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따르는 메인 기판부가 배치되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 파워 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 이엠씨 기판부에서의 파워 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제어 기판부가 설치되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 8은 제어 기판부에서의 2차측 전원 흐름 및 신호 흐름을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 인버터를 설명한다.

도 3은 본 발명의 인버터 및 파원 및 신호 흐름을 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따르는 메인 기판부가 배치되는 상태를 보여주는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따르는 파워 흐름을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 3을 참조 하여, 본 발명의 인버터의 구조를 설명한다.

도 3을 참조 하면, 본 발명의 인버터는 크게, 베이스 부(100)와, 방열부(120)와, 메인 기판부(200)와, 이엠씨 기판부(300)와, 제어 기판부(400)로 구성된다. 아이오 기판부는 미도시된다.

상기 베이스 부(100)에는 방열부(120)가 설치된다. 상기 방열부(120)의 면적은, 베이스 부(100)의 전체 면적 보다 작은 면적을 이루어 설치되는 것이 좋다.

상기 방열부(120)는 측부에 외부로 노출되는 방열팬(110)을 구비한다.

상기 방열부(120)의 상단에는 본 발명에 따르는 메인 기판부(200)가 배치된다.

여기서, 상기 메인 기판부(200)는 방열부(120)가 설치되는 면적 보다 크게 형성될 수 있다.

상기 메인 기판부(200)에는, 다수의 디씨 링크부(260)가 끼워져 설치된다.

상기 다수의 디씨 링크부들(260)은, 상기 메인 기판부(200)의 하부로 돌출되어 방열부(120)의 측부에 위치되도록 배치될 수 있다.

따라서, 디씨 링크부(260)는 상기 메인 기판부(200)의 상부로 돌출되지 않을 수 있다.

그리고, 상기 메인 기판부(200)의 상부에는 이엠씨 기판부(300)가 설치되고, 상기 이엠씨 기판부(300) 상에는 이엠씨 필터(310)가 실장된다.

한편, 상기 메인 기판부(200)의 일측에는 입력 단자부(510) 및, 상기 입력 단자부(510)와 인접되는 위치에 출력 단자부(520)가 배치된다.

그리고, 상기 메인 기판부(200)는 입력 전원 연결부(210, 도 5참조)와, 정류부(220)와, 상기 디씨 링크부(260)와, 인버터 부(270)와, 상기 출력 단자부(520)를 포함한다.

본 발명에 따르는 제어 기판부(400)는, 상기 메인 기판부(200)의 측부에 전기적으로 연결 및 고정되도록 세워져 설치된다.

여기서, 상기 제어 기판부(400)의 하단부는 방열부(120)의 측부에 노출되도록 배치되는 것이 좋다. 즉, 상기 제어 기판부(400)의 하단부가 방열부(120)의 측부에 노출되어 방열이 용이하게 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 제어 기판부(400)는 SMPS 전원 입력부(411, 도 8참조)와, 제어부(420)와, SMPS 전원부(410)와, 신호부(430)를 포함한다.

상기 SMPS 전원 입력부는 후술되는 메인 기판부에 형성되는 SMPS 전원 연결부와 전기적으로 연결된다.

한편, 본 발명에 따르는 메인 기판부(200)는 상기 방열부(120)와 연결되는 금속봉(320)이 관통 접촉되어 접지되는 구조를 이룬다. 상기 방열부(120)는 알루미늄으로 형성된다.

또한, 상기 제어 기판부(400)에는, 접지 연결부(451)가 형성된다.

상기 접지 연결부(451)에는 상기 방열부(120)와 접촉되는 접지 스크류(450)가 설치된다.

더하여, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 제어 기판부(400)는 상기 메인 기판부(200)의 상부에 배치되는 아이오 기판부와 전기적으로 연결되어, 아이오 기판부를 고정할 수 있다.

상기 아이오 기판부에는 상기 접지 연결부(451)와 연결되는 패턴이 형성된다.

다음은, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 인버터를 통해 파워 흐름과 신호 흐름이 독립적으로 형성됨에 대한 신호 흐름 체계 위주로 설명한다.

도 3을 참조 하여, 본 발명의 인버터의 파워 흐름(Power Flow)을 먼저 설명한다.

도 3에서, 이중 화살표(=>)는 입력 단자부(510), 정류부(220), 디씨 링크부(260)(DC-Link), 인버터 부(270), 및 출력 단자부(520)를 따라 흐르는 메인 파워 흐름을 보여준다.

또한, 실선 화살표(->)는 전원부인, SMPS 전원부(410)로부터 제어부(420) 및 센싱 및 보호 회로부(430)에 공급되는 SMPS 2차측 전원 흐름을 보여준다.

또한, 제어부(420)와 센싱 및 보호 회로부(430)의 사이에는 신호 흐름이 형성된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 메인 파워 흐름이 교차되는 경우가 발생되지 않을 수 있다.

즉, 본 발명에서는 메인 파워 흐름과 신호 흐름을 기판부들(200,300,400)을 구조적으로 분리함에 따라, 신호 흐름시 서로 간의 간섭 발생을 방지할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조 하면, 입력 교류전원은 입력 단자부(510)와 연결되는 입력 전원 연결부(210)를 통해, 정류부(220)로 인가된다.

이어, 상기 정류부(220)를 거친 직류 전원은 디씨 링크부(260)로 전달되고, 상기 디씨 링크부(260)는 상기 직류 전원을 평활화시킨다.

상기와 같이 디씨 링크부(260)를 거친 직류 전원은 인버터 부(270)로 인가된다.

여기서, 메인 기판부(200)의 측부에는, 상술한 제어 기판부(400)와 전기적으로 연결되어 신호를 전달하기 위한 커넥터(401)가 설치된다.

여기서, 상기 제어 기판부(400)로부터 PWM 신호는 상기 커넥터(401)를 통해 상기 인버터 부(270)로 전송된다.

그리고, 상기 인버터 부(270)는 출력 단자부(520)를 통해 외부로 교류 전원을 출력할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 메인 기판부(200)에는 SMPS 전원 연결부(240)가 설치된다.

도 6은 본 발명에 따르는 이엠씨 기판부에서의 파워 흐름을 보여주는 도면이다.

도 6을 참조 하면, 본 발명에 따르는 이엠씨 기판부(300)는 메인 기판부(200)의 상부에 배치된다.

이엠씨 기판부(300)에는 상술한 메인 기판부(200)를 통해 상방으로 돌출되는 금속봉(320)에 체결되는 접지 스크류(321)가 설치된다.

여기서, 상기 이엠씨 기판부(300)에는 이엠씨 필터(310)와, 입력 전원 연결부(210)가 설치되며, 상기 이엠씨 필터(310)는 상기 입력 전원 연결부(210) 및 출력 단자부(520)와 전기적으로 연결되지 않는다.

본 발명의 이엠씨 기판부(300)에서의 파워 흐름은 하기와 같다.

입력 단자부(510)에서 입력된 교류 전원은 이엠씨 필터(310) 및 입력 전원 연결부(210)를 통해 메인 기판부(200)로 전송될 수 있다.

구성 번호 '511'은 접지 단자대이다.

도 7은 본 발명의 제어 기판부가 설치되는 상태를 보여주는 사시도이고, 도 8은 제어 기판부에서의 2차측 전원 흐름 및 신호 흐름을 보여주는 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조 하면, 본 발명에 따르는 메인 기판부(200)는 SMPS 전원 연결부(250)를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따르는 제어 기판부(400)는 상기 SMPS 전원 연결부(250)와 전기적으로 접속되어 2차측 전원을 입력하는 SMPS 전원 입력부(411)와, 제어부와, SMPS 전원부(410)와, 신호부(430)를 포함한다.

또한, 상기 제어 기판부(400)에는, 센싱 및 보호회로부(430)와, 게이트 드라이브(470)가 설치된다.

상기 SMPS 전원부(410)는 상기 2차측 전원을 생성하여 상기 제어부(420) 및 상기 신호부(430) 각각으로 전송하는 2차측 파워 흐름을 형성하고, 상기 제어부(420)와 상기 신호부(430) 사이에는 신호 흐름이 형성된다.

상기 SMPS 전원 연결부(250)로부터 SMPS 전원 입력부(411)에 전원이 입력되면, 상기 SMPS 전원부(410)에서는 제어, 센싱, 보호 등에 사용되는 2차측 전원이 생성된다.

상기 생성된 2차측 전원은 DSP(460), 센싱 및 보호회로부(430)와, 게이트 드라이브(440)에 공급되어 인버터 부(270)를 구동시킨다.

이에 따라, 본 발명에 따르는 인버터 부(270)를 구동시키는 제어 기판부(400)는 상술한 파워 흐름이 형성되는 파워부인 메인 기판부(200)와 구조적으로 분리될 수 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라, 본 발명에 따르는 실시예는 신호부와 파워부를 구조적으로 분리하여 구동시 노이즈를 효율적으로 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명에 따르는 메인 기판부(200)는 방열부(120)와 연결되는 금속봉(320)이 관통 접촉되어 접지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 제어 기판부(400)에는, 접지 연결부(미도시)가 형성된다.

그리고, 상기 접지 연결부에는 상기 방열부(120)와 접촉되는 접지 스크류(450)가 설치된다.

또한, 제어 기판부(400)는 상기 메인 기판부(200)의 상부에 배치되는 아이오 기판부와 전기적으로 연결되어 고정하는 또 다른 커넥터(402)가 형성될 수 있다.

본 발명에 따르는 아이오 기판부에는 상기 접지 연결부와 연결되는 패턴이 형성될 수 있다.

상기의 구성 및 작용에 따라, 본 발명에서는 와이어를 사용하지 않고, 금속봉 및, 접시 스크류 및 회로 패턴을 사용하여 방열부에 접지되도록 하여, 종래의 제품을 조립하는 공정에서 상술한 와이어가 제품 내 발열되는 부품에 접촉되는 경우, 화재를 유발할 수 있고, 이에 따라 제품 자체가 손상 및 고장이 발생되는 문제점을 효율적으로 해결할 수 있다.

이상, 본 발명의 노이즈 저감 구조를 갖는 인버터에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 베이스 부
120 : 방열부
200 : 메인 기판부
300 : 이엠씨 기판부
400 : 제어 기판부

Claims (6)

1. 내부에 발열되는 부품을 갖는 인버터에 있어서,
   상기 인버터는,
   방열부가 설치되는 베이스 부;
   상기 베이스 부 상부에 배치되며, 입력 전원을 정류부 및 인버터 부를 거치도록 독립적인 파워 흐름을 형성하여 서로 교차되지 않도록 하는 상태에서 외부로 출력시키는 메인 기판부; 및
   상기 메인 기판부에 전기적으로 연결되도록 고정되며, 서로 독립되는 2차측 전원 흐름 및 전기적 신호 흐름을 형성하는 제어 기판부를 포함하되,
   상기 메인 기판부는, 상기 방열부와 연결되는 금속봉이 관통 접촉되어 접지되고,
   상기 제어 기판부에는, 접지 연결부가 형성되되, 상기 접지 연결부에는 상기 방열부와 접촉되는 접지 스크류가 설치되고,
   상기 제어 기판부는, 상기 메인 기판부의 상부에 배치되는 아이오 기판부와 전기적으로 연결되어, 상기 아이오 기판부를 고정하되, 상기 아이오 기판부에는, 상기 접지 연결부와 연결되는 패턴이 형성되고,
   상기 방열부의 면적은, 상기 베이스 부의 전체 면적 보다 작은 면적을 이루고,
   상기 방열부의 측부에는, 외부로 노출되는 방열팬이 구비되고,
   상기 메인 기판부에는, 다수의 디씨 링크부가 끼워져 설치되고,
   상기 다수의 디씨 링크부들은, 상기 메인 기판부의 하부로 돌출되어 상기 방열부의 측부에 위치되도록 배치되고,
   상기 제어 기판부의 하단부는 상기 방열부의 측부에 노출되도록 배치되되,
   상기 메인 기판부의 상부에는 이엠씨 기판부가 배치되고,
   싱기 이엠씨 기판부에는 상기 메인 기판부를 통해 상방으로 돌출되는 상기 금속봉에 체결되는 다른 접지 스크류가 설치되고,
   상기 이엠씨 기판부에는 이엠씨 필터와, 입력 전원 연결부가 설치되며, 상기 이엠씨 필터는 상기 입력 전원 연결부 및 출력 단자부와 전기적으로 연결되지 않고,
   상기 메인 기판부는, 상기 입력 전원을 전달 받는 상기 입력 전원 연결부와, 상기 정류부와, 상기 다수의 디씨링크부와, 인버터 부와, 출력 단자부를 포함하되,
   상기 독립적인 파워 흐름은,
   상기 입력 전원 연결부와, 상기 정류부와, 상기 다수의 디씨링크부와, 인버터 부와, 출력 단자부를 통해 형성되고,
   상기 메인 기판부와, 상기 제어 기판부와, 상기 아이오 기판부 및 상기 이엠씨 기판부는, 와이어 방식을 제외한 서로 다른 방식의 접지를 형성하여, 상기 와이어가 상기 발열되는 부품에 물리적으로 접촉되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 인버터.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메인 기판부는,
   SMPS 전원 연결부를 더 포함하고,
   상기 제어 기판부는, 상기 메인 기판부의 측부에 고정되며,
   상기 SMPS 전원 연결부와 전기적으로 접속되어 2차측 전원을 입력하는 SMPS 전원 입력부와, 제어부와, SMPS 전원부와, 신호부를 포함하되,
   상기 SMPS 전원부는 상기 2차측 전원을 생성하여 상기 제어부 및 상기 신호부 각각으로 전송하는 2차측 파워 흐름을 형성하고,
   상기 제어부와 상기 신호부 사이에는 신호 흐름이 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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