逆变器模块和包括该逆变器模块的电动压缩机

技术领域

实施方式涉及一种逆变器模块和包括该逆变器模块的电动压缩机。

背景技术

逆变器是可以通过接收交流(AC)公共电力并且将AC公共电力转换为直流(DC)公共电力并且然后将DC公共电力转换回用于电动机控制的AC公共电力来控制电动机的电力转换装置。逆变器在整个工业中用于诸如风扇、泵、电梯、转移装置和生产线之类的各种形式。在用于电动机驱动的通用逆变器的一般电力转换原理中，三相AC公共电力被接收并且然后通过整流器电路被转换为DC公共电力，并且DC公共电力被存储在DC链路电容器中，并且然后通过逆变器被转换为AC公共电力。

逆变器模块可以大致被划分为高电压部件和低电压部件。高电压部件是由用于主集成电路(IC)的操作电力的和电动机操作电力的元件组成，并且由大约12V的电压驱动的低电压部件由用于与车辆进行控制器区域网(CAN)通信的通信元件组成。主要用于高电压部件的电力半导体开关元件包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)等。IGBT可以在300V或更高的电压范围内操作，并且适合于高效率和高速电力系统。

图1是例示逆变器模块的示例的图。

图1中所示的逆变器模块以电连接高电压电路单元12和13的高电压电路图案20以及电连接低电压电路单元31和32的低电压电路图案40彼此交叉的方式实现。因此，因为由于传导发射(CE)而在高电压电路图案20和低电压电路图案40之间出现噪声耦合，所以可能出现电磁兼容性(EMC)劣化的问题。

此外，由于低电压电路单元当中的低电压连接器31和低电压电路部件32之间的分离间隔增加，所以可能出现电磁兼容性劣化的问题。

另外，由于高电压电路单元当中使用15[V]电压的元件12和使用3.3[V]电压的元件13当中未电连接的部分变得彼此更靠近，所以使用15[V]电压的元件12与使用3.3V电压的元件13之间出现噪声耦合的问题，并且因此可能出现电磁兼容性的劣化。

在韩国公开专利第10-2015-0108165号(2015年9月25日公布)中公开了本发明背后的技术。

发明内容

技术问题

实施方式旨在提供一种逆变器模块，该逆变器模块能够减少在其高电压部件和低电压部件之间出现的噪声耦合。

由本发明解决的问题不限于上述问题，并且还包括从下面将描述的解决方案和实施方式理解的目的和效果。

技术方案

根据本发明的实施方式的逆变器模块包括：高电压电路单元，高电压电路单元被配置为使用第一直流(DC)电压生成逆变器控制电压和电动机驱动电压；高电压电路图案，高电压电路图案被配置为电连接高电压电路单元；低电压电路单元，低电压电路单元被配置为使用具有比第一DC电压更小的幅度的第二DC电压与外部装置进行通信；以及低电压电路图案，低电压电路图案被配置为电连接低电压电路单元，其中，高电压电路图案和低电压电路图案被设置为彼此间隔开。

高电压电路图案和低电压电路图案可以被印刷在板上，并且印刷有高电压电路图案的区域和印刷有低电压电路图案的区域可以在板上彼此分离。

高电压电路单元可以包括：第一电路部件，通过第一DC电压驱动第一电路部件；第二电路部件，通过具有比第一DC电压更小的幅度的第三DC电压驱动第二电路部件；以及第三电路部件，通过具有比第三DC电压更小的幅度的第四DC电压驱动第三电路部件。

第一电路部件可以包括：第一开关模式电源(SMPS)，第一开关模式电源(SMPS)被配置为通过第一DC电压生成第三DC电压；以及多个开关元件，多个开关元件被配置为通过开关驱动将第一DC电压转换为电动机驱动电压。

第二电路部件可以包括：第二SMPS，第二SMPS被配置为通过第三DC电压生成第四DC电压，以及栅极驱动器，栅极驱动器被配置为通过第三DC电压控制多个开关元件。

第一电路部件可以包括处理器，该处理器被配置为通过第四DC电压控制栅极驱动器并且与低电压电路单元进行通信。

第一电路部件、第二电路部件和第三电路部件可以被设置在高电压电路图案上。

可以根据逆变器驱动期间的电流方向依次设置第一电路部件、第二电路部件和第三电路部件。

可以沿着第一方向依次设置构成第二电路部件的多个元件，并且可以沿着与第一方向形成预定角度的第二方向依次设置构成第三电路部件的多个元件。

构成第三电路部件的多个元件可以被依次设置为沿着第二方向与第二电路部件距离变得更远。

低电压电路单元可以包括：连接器部件，连接器部件被配置为接收第二DC电压，以及第四电路部件，第四电路部件被配置为通过第二DC电压与外部装置进行通信。

连接器部件和第四电路部件可以被设置在低电压电路图案上。

连接器部件和第四电路部件可以被设置为彼此间隔开，并且高电压电路图案可以被设置为不在连接器部件和第四电路部件之间交叉。

逆变器模块还可以包括收发器，收发器被配置为在高电压电路单元和低电压电路单元之间发送信号。

收发器可以包括绝缘元件，绝缘元件被配置为使高电压电路单元和低电压电路单元绝缘。

根据本发明的实施方式的电动压缩机包括上述逆变器模块。

有益效果

根据实施方式，逆变器模块的电磁兼容性能够增大。

本发明的可变优点和效果不限于上述，并且可以在描述本发明的示例性实施方式的过程中相对容易理解。

附图说明

图1是例示逆变器模块的示例的图。

图2是根据本发明的实施方式的逆变器模块的配置图。

图3是根据本发明的实施方式的高电压电路单元的配置图。

图4是根据本发明实施方式的低电压电路单元的配置图。

图5是例示根据本发明的实施方式的逆变器模块的图。

图6是用于描述根据本发明的实施方式的逆变器模块的电压供应流的图。

具体实施方式

由于本发明可以不同地改变并且具有各种实施方式，所以将在附图中例示和描述特定实施方式。然而，应当理解，本发明不限于特定实施方式，并且包括在本发明的精神和范围内的所有改变、等同物和替代物。

此外，应当理解，尽管术语“第二”、“第一”等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不受术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件而不脱离本发明的范围。术语“和/或”包括多个相关列出的项当中的任意一个或任意组合。

当将预定义组件提及为“链接”或“连接”到其它组件时，组件可以直接链接或连接到其它组件，但应该理解，其间可以存在附加组件。另一方面，当提及预定组件“直接链接”或“直接连接”到其它组件时，应该理解，在上述组件之间不存在附加组件。

在本申请中使用的术语仅用于描述特定实施方式，而不限制本发明。除非上下文另有明确指示，否则单数形式也旨在包括复数形式。还应理解，术语“包括”、“包含”、“提供”、“设置”、“具有”和/或“含有”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。

除非另有定义，否则包括在本申请中使用的技术或科学术语的所有术语具有与本领域技术人员所理解的术语的含义相同的含义。还将理解的是，诸如那些在常用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地定义，否则将不以理想化或过于正式的意义来进行解释。

在下文中，将参照附图详细描述实施方式，将相同的附图标记应用于相同的或对应的元件，并且将省略其冗余描述。

图2是根据本发明的实施方式的逆变器模块的配置图。

根据本发明的实施方式的逆变器模块可以是设置在车辆中以向诸如车辆空调之类的各种组件供电的装置，但不限于此。

参照图2，根据本发明的实施方式的逆变器模块100可以包括高电压电路单元110、高电压电路图案120、低电压电路单元130和低电压电路单元140，并且还可以包括绝缘元件150。

高电压电路单元110使用第一直流(DC)电压生成逆变器控制电压和电动机驱动电压。具体地，高电压电路单元110可以使用从外部电源施加的第一DC电压来生成电动机驱动电压和用于生成电动机驱动电压的逆变器控制电压。这里，外部电源是指从逆变器模块的外部供电的电源。例如，外部电源可以是包括在车辆中的电池。高电压电路单元110可以接收第一DC电压，并且包括用于生成电动机驱动电压和逆变器控制电压的多个元件。可以通过高电压电路单元110的功能对多个元件进行分组。此外，第一DC电压可以意指施加到逆变器模块100的高电压。第一DC电压可以是大于15[V]的电压。

高电压电路图案120电连接高电压电路单元110。具体地，高电压电路单元120可以电连接包括在高电压电路单元110中的多个元件，以使得高电压电路单元110执行功能。高电压电路图案120可以以被印刷在板上的形状来实现。

低电压电路单元130使用第二DC电压与外部装置进行通信。这里，外部装置可以指设置在逆变器模块的外部的装置。例如，外部装置可以是安装在车辆中的车载诊断(OBD)模块。低电压电路单元130可以接收第二DC电压并且包括用于与外部装置执行通信的多个元件。可以通过低电压电路单元130的功能对多个元件进行分组。此外，第二DC电压可以意指施加到逆变器模块100的低电压。第二DC电压可以比第一DC电压更小。第二DC电压可以是12[V]的电压。

接下来，低电压电路图案140电连接低电压电路单元130。具体地，低电压电路单元130可以电连接包括在低电压电路单元130的多个元件，以使得低电压电路单元130执行功能。低电压电路图案140可以以被印刷在板上的形状来实现。

接着，收发器150可以在高电压电路单元110与低电压电路单元130之间发送信号。在这种情况下，收发器150可以被实现为绝缘元件，以使得电力不在高电压电路单元110和低电压电路单元130之间流动。例如，收发器150可以包括光耦合器或光电耦合器。因此，根据本发明的实施方式的逆变器模块可以防止在高电压电路单元110和低电压电路单元130之间产生的耦合噪声。

图3是根据本发明的实施方式的高电压电路单元的配置图。

如图3所示，根据本发明的实施方式的高电压电路单元110可以包括第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113。第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113可以根据所施加的电压的幅度进行分类。

首先，第一电路部件111可以使用第一DC电压作为输入电压来实现预定的功能。第一电路部件111可以通过第一DC电压生成电动机驱动电压和第三DC电压。为此，第一电路部件111可以包括第一开关模式电源(SMPS)和多个开关元件。

具体地，第一SMPS通过第一DC电压生成小于第一DC电压的第三DC电压。在这种情况下，第一SMPS可以是包括开关晶体管等的电路。第一SMPS可以通过控制半导体开关晶体管的通断时间的比率来通过第一DC电压生成第三DC电压。这里，第三DC电压可以是15[V]的电压。所生成的第三DC电压被施加到第二电路部件112。

接下来，多个开关元件通过开关驱动将第一DC电压转换为电动机驱动电压。在这种情况下，接收电动机驱动电压的电动机可以是三相电动机。因此，电动机驱动电压可以是三相AC电压。多个开关元件可以被实现为绝缘栅双极晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的至少一个。例如，多个开关元件可以被实现为六个开关元件。当多个开关元件被实现为六个开关元件时，由于连接到高侧的三个开关元件中的一个被导通并且连接到低侧的三个开关元件中的一个被导通，所以第一DC电压被转换为电动机驱动电压。在这种情况下，当相同的相位的开关同时被导通时，由于电压没有被施加到电动机，所以位于不同相位的开关可以被导通。与上述相似，多个开关元件可以根据预定规则重复导通和截止，以生成电动机驱动电压。

第二电路部件112可以使用第三DC电压作为输入电压来实现预定的功能。第二电路部件112可以生成第四DC电压并且控制第一电路部件111的开关元件。为此，第二电路部件112可以包括第二SMPS和栅极驱动器。

具体地，第二SMPS通过第三DC电压生成小于第三DC电压的第四DC电压。在这种情况下，第二SMPS可以是包括开关晶体管等的电路，并且可以通过控制半导体开关晶体管的通断时间的比率来通过第三DC电压生成第四DC电压。这里，第四直流电压可以是3.3[V]的电压。所生成的第四DC电压被施加到第三电路部件113。

接下来，栅极驱动器通过第三DC电压控制多个开关元件。栅极驱动器可以包括控制连接到高侧的多个开关元件的第一栅极驱动器和控制连接到低侧的多个开关元件的第二栅极驱动器。第一栅极驱动器和第二栅极驱动器可以通过第三DC电压生成栅极控制信号，并且将栅极控制信号发送到包括在第一电路部件111中的多个开关元件。因此，可以根据栅极控制信号来控制多个开关元件的通断操作。

第三电路部件113可以使用第四DC电压作为输入电压来实现预定功能。第三电路部件113可以控制包括在第二电路部件112中的栅极驱动器，并且与低电压电路单元130进行通信。为此，第三电路部件113可以包括处理器。

处理器可以通过第四DC电压控制栅极驱动器并且与低电压电路单元130进行通信。该处理器可以是被实现为集成电路(IC)芯片的数字信号处理器(DSP)。

图4是根据本发明的实施方式的低电压电路单元的配置图。

根据本发明的实施方式的低电压电路单元130可以包括连接器部件131和第四电路部件132。

连接器部件131接收第二DC电压。连接器部件131可以通过线缆连接到提供第二DC电压的外部电源。

第四电路部件132通过第二DC电压与外部装置进行通信。另外，第四电路部件132可以与高电压电路单元110进行通信。具体地，第四电路部件132可以与包括在第三电路部件113中的处理器进行通信。为此，第四电路部件132可以包括通信元件。例如，第四电路部件132可以包括诸如控制器区域网(CAN)通信装置或通信微计算机之类的通信元件。

图5是根据本发明的实施方式的逆变器模块的图。

参照图5，高电压电路图案120和低电压电路图案130可以被印刷在板上。被印刷在板上的高电压电路图案120的区域和低电压电路图案130的区域被设置为彼此间隔开并且彼此分离。也就是说，高电压电路图案120和低电压电路图案130可以不彼此电连接。

包括在高电压电路单元110中的第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113被设置在高电压电路图案120上。因此，第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113可以通过高电压电路图案120电连接。

包括在低电压电路单元130中的连接器部件131和第四电路部件132被设置在低电压电路图案140上。因此，连接器部件131和第四电路部件132可以通过低电压电路图案140电连接。

将具体地查阅高电压电路单元110的布置结构。

如图5所示，第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113被设置为彼此间隔开。在这种情况下，分离间隔可以根据板101的尺寸等而变化。第一电路部件111可以被设置为与第二电路部件112相邻，并且第二电路部件112可以被设置为与第三电路部件113相邻。第一电路部件111可以电连接到第二电路部件112，并且第二电路部件112可以电连接到第三电路部件113。该电连接可以通过高电压电路图案120实现。

构成第二电路部件112的多个元件可以沿着第一方向依次设置。也就是说，第二电路部件112的第二SMPS和栅极驱动器可以沿着第一方向依次设置。由于包括在第二电路部件112中的元件沿着第一方向依次设置，因此第二电路部件112可以具有在第一方向上延伸的形状。因此，第一方向可以是图5中所示的第二电路部件112的纵向方向。

构成第三电路部件113的多个元件可以沿着第二方向依次设置。也就是说，第三电路部件113的处理器和要被提供以第四DC电压的其它元件可以沿着第二方向依次设置。由于包括在第三电路部件113的元件沿着第二方向依次设置，因此第三电路部件113可以具有在第二方向上延伸的形状。因此，第二方向可以是图5中所示的第三电路部件113的纵向方向。

第一方向和第二方向可以彼此形成预定角度。例如，如图5所示，第一方向和第二方向可以形成彼此90度的角度。然而，上述示例和本发明不限于此。然而，可以基于逆变器模块110的结构来设计预定角度，以使得第二电路部件112的一端和第三电路部件113的一端变得尽可能远离。例如，第二电路部件112的较低端和第三电路部件113的左侧端可以彼此电连接，以使得可以发送第三DC电压。构成第三电路部件113的多个元件从左侧端到右侧端(即，沿着第二方向)设置，并且依次设置的多个元件可以被设置为从左侧端到右端侧端远离第二电路部件112。因此，可以最小化在第二电路部件112和第三电路部件113之间出现的噪声耦合(即，耦合噪声)。

此外，连接器部件131被设置为与第四电路部件132的一侧相邻并并且与第四电路部件132的一侧间隔开。在这种情况下，可以考虑板101的尺寸来设置分离间隔。

将具体地查阅低电压电路单元130的布置结构。

图6是用于描述根据本发明的实施方式的逆变器模块的电压提供流的图。

图6中所示的箭头指示电流流动方向。

参照图6，当高电压电路单元110的电力储存元件111-1从外部电源接收到第一DC电压时，第一DC电压被施加到第一SMPS 111-2和开关元件111-3中的每一个。开关元件111-3通过开关驱动生成电动机驱动电压，并且向电动机提供所生成的电动机驱动电压。因此，开关元件111-3可以连接到电动机。此外，第一SMPS 111-2将第一DC电压转换为第三DC电压，并且将第三DC电压提供到第二电路部件112。因此，第二电路部件112通过第三DC电压生成第四DC电压并且将第四DC电压提供到第三电路部件113。此外，低电压电路单元130的连接器部件131接收第二DC电压，然后将第二DC电压提供到第四电路部件132。也就是说，可以在逆变器驱动期间根据电流方向依次设置第一电路部件111、第二电路部件112和第三电路部件113。

查看根据直流电压供应的在图6中所示的电流方向，由于其中设置有高电压电路单元110的高电压电路图案120和其中设置有低电压电路单元130的低电压电路图案140彼此不交叠，所以可以看到流过高电压电路单元110和低电压电路单元130的电流彼此不交叠。因此，流过低电压电路单元130的电流与流过高电压电路单元110的电流之间的耦合噪声可以显著减少。

此外，可以看出，第二电路部件112和第三电路部件113之间的电流流过的一侧和与该一侧相对的另一侧被设置为在它们之间具有大的间隔。因此，在第二电路部件112和第三电路部件113之间产生的耦合噪声可以显著减少。

此外，由于连接器部件131和第四电路部件132彼此相邻设置，所以由电流移动生成的耦合噪声可以显著减少。

此外，根据本发明的实施方式的逆变器模块可以被设置在电动压缩机中。电动压缩机包括根据本发明的实施方式的逆变器模块，并且可以包括壳体、驱动电动机和压缩部件。根据本发明的实施方式，电动压缩机通过逆变器模块将电力提供到驱动电动机，驱动电动机将旋转驱动力传递到压缩部件，并且压缩部件通过旋转驱动力压缩制冷剂。

壳体形成电动压缩机的外部。其中可以安装组件的空间可以形成在壳体中。例如，壳体可以以在其中心具有通孔的圆柱形形状实现，但不限于此。驱动电动机可以设置在壳体的内侧的一侧上，并且压缩部件可以设置在壳体的内侧的另一侧上。

驱动电动机生成旋转驱动力。驱动电动机可以包括定子和转子。旋转轴可以联接到转子。定子是电磁体的一种，并且可以通过压配(press-fitting)固定地安装在壳体中。定子可以由定子芯以及缠绕在定子芯周围的线圈束形成，但不限于此。转子与定子同轴地安装在定子的内侧。旋转轴可以被安装为与转子关联地旋转。

压缩单元可以通过接收驱动电动机的旋转驱动力来压缩制冷剂。压缩单元可以包括固定涡旋件(scroll)和动涡旋件。固定涡旋件被固定地安装在压缩机壳体中。动涡旋件可以在在联接到旋转轴的一部分的状态下与转子一起旋转的同时逐渐地压缩在固定涡旋件和动涡旋件之间形成的制冷剂压缩空间。也就是说，引入到压缩空间中的制冷剂通过固定涡旋件和动涡旋件的相对旋转而被压缩。

尽管主要参考本发明的实施方式描述了上述实施方式，但是以上仅是示例性的，并且应当理解，本领域技术人员可以在实施方式的原理内不同地执行修改和应用。例如，可以修改在实施方式中具体示出的元件。此外，与修改和改变相关的差异应当被理解为包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。