KR100726003B1 - 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용반도체모듈 키트 - Google Patents

절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용반도체모듈 키트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알(SCR)이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트에 관한 것으로, 그 기술적 요지는 단상 교류 또는 직류 저항용접기에 있어서 전력제어 소자인 실리콘 제어 정류기(SCR:Silicon Controlled Rectifier)를 포함한 방열판, 터미널 및 기타 회로기판을 일체화 된 하나의 키트로 형성함으로써 설치공간 확보가 개선되는 한편, 초기장착 및 유지보수에 관련된 작업자의 작업성이 개선되며, 특히 상단면 집중 수냉식 냉각방식에 따른 냉각판으로부터 맞닿아 결합된 SCR모듈(소자)의 냉각을 신속하게 유도함은 물론 수냉 방식에 의한 냉각수으로부터 원천적인 절연성을 확보하여 감전, 누전 등의 안전사고를 미연에 방지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트에 관한 것이다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 설정된 면적을 갖는 고정면(110)과, 상기 고정면(110)의 일측단에 수직으로 연장되어 세워진 결합면(120)과, 상기 고정면(110)의 타측단에 수직으로 연장되어 세워진 접합면(130)과, 상기 결합면(120)과 접합면(130)의 외측단부에서 각각 절곡되어 고정면(110)과 수평을 이루도록 부착면(140)이 구비되는 프레임(100)과; 상기 프레임의 고정면(110) 일측에 부착 고정되되, 내부에는 외부와 연통되며 순환되도록 형성되는 수로(210)와, 상기 수로(210)의 외측 단부와 결합되는 별도의 입수구(220)와 배수구(230)가 유입된 냉각수에 의해 신속한 냉각을 도모하도록 형성되는 블럭체의 방열판(200)과; 상기 방열 판(200)의 상부에 안착 고정되는 한편, 프레임의 접합면(130) 외측으로 관통시켜 분기되도록 일측 및 타측에 다수개의 POWER접속단자(310)가 구비되는 SCR모듈(300)과; 상기 SCR모듈(300)과 함께 프레임 고정면(110)에서 나란히 배치되어 고정되는 한편, SCR모듈(300)로 흐르는 과전류, 과전압 또는 돌입전류를 차단하며 보호하도록 형성되는 SCR보호회로기판(400)과; 상기 프레임의 부착면(140)의 외주면에 결합되어 연결배선의 전기적인 통전을 조장하도록 형성되는 터미널(500)이; 구성되어 이루어진다.
저항, 용접기, 절연, 방열판, SCR모듈, 키트, 터미널

Description

절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트{Semiconductor modul kit for welder with Silicon Controlled Rectifier and radiator}
도 1은 본 발명에 따른 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 일측면도(정면도),
도 3은 본 발명에 따른 타측면도(평면도),
도 4는 종래의 비절연식 에스씨알(SCR) 스택을 나타낸 일측면도,
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 ... 프레임 110 ... 고정면
120 ... 결합면 130 ... 접합면
140 ... 부착면 200 ... 방열판
210 ... 수로 220 ... 입수구
230 ... 배수구 300 ... SCR모듈
310 ... POWER접속단자 400 ... SCR보호회로기판
500 ... 터미널
본 발명은 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알(SCR)이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트에 관한 것으로, 그 기술적 요지는 단상 교류 또는 직류 저항용접기에 있어서 전력제어 소자인 실리콘 제어 정류기(SCR:Silicon Controlled Rectifier)를 포함한 방열판, 터미널 및 기타 회로기판을 일체화 된 하나의 키트로 형성함으로써 설치공간 확보가 개선되는 한편, 초기장착 및 유지보수에 관련된 작업자의 작업성이 개선되며, 특히 상단면 집중 수냉식 냉각방식에 따른 냉각판으로부터 맞닿아 결합된 SCR모듈(소자)의 냉각을 신속하게 유도함은 물론 수냉 방식에 의한 냉각수으로부터 원천적인 절연성을 확보하여 감전, 누전 등의 안전사고를 미연에 방지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트에 관한 것이다.
일반적으로 단상교류/ 직류 저항용접기의 전력제어 소자인 실리콘 제어 정류기 즉, SCR(Silicon Controlled Rectifier)스택(Stack)은 내부적으로 2개의 SCR이 역병렬로 접속되어 타이머(Timer)에 의해 각종 저항 용접기 등의 위상을 제어하도록 사용되고 있다.
이에 SCR모듈은 일 실시예로써 저항 용접기의 본체 내부 일측에 장착 결합되 어 인입 전압 및 전류량 대해 위상을 제어하며 안정적인 용접이 실시되도록 형성된다.
한편, 상기 저항 용접기용 SCR모듈은 지속적인 사용 용접에 따라 누적 과부하가 발생되어 고온의 열을 일으키게 되는데 이를 방열하기 위해서는 별도의 방열 시스템이 불가피하게 요구된다.
이는 냉각방식에 따라 공냉식 또는 수냉식 및 절연식 또는 비절연식으로 구분되어 반도체 모듈(SCR 모듈)로부터 발생되는 고온열을 방열시키도록 형성된다.
즉, 종래의 SCR모듈은 도 4에 도시된 바와 같이, 용접기의 본체 내부 일측에 장착되어 유입된 냉각수로부터 방열을 도모하되 SCR모듈과는 비절연 상태로 결합되어 SCR 소자의 변경만으로 용량의 증감이 가능하도록 설치되는 한편, 작업에 따른 발열고온에 대해서는 냉각호수를 이용한 수냉식 방열(냉각)이 이루어지도록 사용되고 있다.
그러나 상술한 비절연형 SCR 스택은 위에서 언급한 바와 같이 냉각수와 비절연으로 이루어져 냉각수의 수질저항 저하시 또는 호스의 파손 등으로부터 방열량의 부족 및 누수 등을 일으켜 감전 또는 화재 등 안전사고의 원인이 된다.
나아가 종래의 SCR 스택은 누설전류로 인해 용접트랜스의 소손을 조장하거나 전원 전압에 대한 내부 Clearance 를 필요로 하는 한편, 분해 조립이 다소 복잡하여 조립품질의 일관성이 저하되고 특히, SCR 스택과 냉각수 니플(Nipple:외함)과의 호스(Hose)길이에 제약이 발생되어 원만한 장착에 적지않은 문제가 발생되고 있다.
아울러, 상술한 종래의 저항 용접기는 별도로 구성된 각각의 구성품(SCR스 택, SCR회로보호기판, 터미널 등)들이 개별적으로 설치되어 유지보수에 따른 관리 및 추후작업이 번거롭고 불편하다는 문제가 제기되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 단상 교류 또는 직류 저항용접기에 있어서 전력제어 소자인 실리콘 제어 정류기(SCR:Silicon Controlled Rectifier)를 포함한 방열판, 터미널 및 기타 회로기판을 일체화 된 하나의 키트로 형성함으로써 설치공간 확보가 개선되는 한편, 초기장착 및 유지보수에 관련된 작업자의 작업성이 개선되며, 특히 상단면 집중 수냉식 냉각방식에 따른 냉각판으로부터 맞닿아 결합된 SCR모듈(소자)의 냉각을 신속하게 유도함은 물론 수냉 방식에 의한 냉각수으로부터 원천적인 절연성을 확보하여 감전, 누전 등의 안전사고를 미연에 방지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 설정된 면적을 갖는 고정면(110)과, 상기 고정면(110)의 일측단에 수직으로 연장되어 세워진 결합면(120)과, 상기 고정면(110)의 타측단에 수직으로 연장되어 세워진 접합면(130)과, 상기 결합면(120)과 접합면(130)의 외측단부에서 각각 절곡되어 고정면(110)과 수평을 이루도록 부착 면(140)이 구비되는 프레임(100)과; 상기 프레임의 고정면(110) 일측에 부착 고정되되, 내부에는 외부와 연통되며 순환되도록 형성되는 수로(210)와, 상기 수로(210)의 외측 단부와 결합되는 별도의 입수구(220)와 배수구(230)가 유입된 냉각수에 의해 신속한 냉각을 도모하도록 형성되는 블럭체의 방열판(200)과; 상기 방열판(200)의 상부에 안착 고정되는 한편, 프레임의 접합면(130) 외측으로 관통시켜 분기되도록 일측 및 타측에 다수개의 POWER접속단자(310)가 구비되는 SCR모듈(300)과; 상기 SCR모듈(300)과 함께 프레임 고정면(110)에서 나란히 배치되어 고정되는 한편, SCR모듈(300)로 흐르는 과전류, 과전압 또는 돌입전류를 차단하며 보호하도록 형성되는 SCR보호회로기판(400)과; 상기 프레임의 부착면(140)의 외주면에 결합되어 연결배선의 전기적인 통전을 조장하도록 형성되는 터미널(500)이; 구성되어 이루어진다.
이때, 상기 프레임(100)은 접합면(130) 측에 관통된 POWER접속단자(310)를 지지하며 강성을 보강하는 한편, 절연을 도모하도록 별도의 지지보강판(150)이 더 부설되어 이루어진 것이 바람직하다.
이때, 상기 방열판(200)은 몸체 재질이 알루미늄(가공품)으로 형성되는 것이 바람직하다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 자세히 설명하겠다.
먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 용접기에 장착되어 용접에 따른 전압 및 전류의 정류를 도모하며 위상을 제어하도록 하나의 프레임(100)에 절연 및 수냉식 방열판(200), SCR모듈(300), SCR보호회로기판(400), 터미널(500)을 일체화로 결합시켜 한벌의 세트형 키트(Kit) 방식으로 크게 구성된다.
이에 상기 프레임(100)은 설정된 면적을 갖는 고정면(110)과, 상기 고정면(110)의 일측단에 수직으로 연장되어 세워진 결합면(120)과, 상기 고정면(110)의 타측단에 수직으로 연장되어 세워진 접합면(130)과, 상기 결합면(120)과 접합면(130)의 외측단부에서 각각 절곡되어 고정면(110)과 수평을 이루도록 부착면(140)이 구비된다.
이러한 프레임(100)은 원가가 절감되고, 특히 부식방지를 위해 아연 강판재로 이루어진 것이 바람직한 것으로, 특히 몸체는 1~5mm 내의 두깨의 얇은 철판을 절곡하여 디귿자(ㄷ) 형상의 잔넬(Chanel) 형태를 이루도록 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 프레임(100)의 고정면(110)에는 후술되는 방열판(200)과 SCR보호회로기판(400)이 결합되도록 별도의 체결공이 타공되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프레임의 결합면(120)에는 저항 용접기의 내부 일측(컨트롤러 내부 등에 상당함)면과 실질적인 결합을 도모하도록 별도의 체결너트(141)를 구비하는 것으로, 이는 본원 발명의 궁극적 목적에 해당하는 SCR모듈을 포함한 다양한 구성품(방열판, 회로기판, 터미널)들이 한벌의 키트 방식으로 용접기 내부에서 탈부착이 용이하도록 형성하기 위함이다.
즉, 종래의 문제점 중에 하나인 개별 설치식 SCR스택을 하나의 프레임에 배열, 설치하여 구성품의 일체화를 도모함으로써, 공간적 활용도가 개선됨은 물론 용 접기 내부에 장착시 단순한 체결볼트의 탈부착 방식으로 인해 작업자의 용이한 장착성을 제공하는 한편, 더불어 작업공수의 간소함으로 인해 생산성이 향상되도록 형성된다.
이에 상기 프레임의 접합면(130)에는 후술되는 SCR모듈(300)에 설치된 POWER접속단자가 외측으로 분기되어 용접에 따른 연결배선들과 조인트되도록 다수개의 개구공이 형성된다.
이때, 상기 접합면(130) 측에는 관통된 POWER접속단자(310)를 지지하며 강성을 보강하는 한편, 절연을 도모하도록 별도의 지지보강판(150)이 더 부설되어 이루어진 것이 바람직하다. 이는 프레임의 얇은 측벽으로부터 POWER접속단자에 충격, 외력 발생시 휨 등의 응력을 최소화하기 위함이다.
이때, 상기 프레임의 부착면(140)에는 별도의 터미널(500)이 결합되어 연결배선의 게이트 또는 통전 연결을 도모하게 되는 것으로, 상기 터미널(500)은 장착 시공성과 유지관리의 개보수성을 확보하기 위해 작업자가 작업하기 용이한 외주면 측에 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방열판(200)은 프레임의 고정면(110) 일측에 부착 고정되되, 내부에는 외부와 연통되며 순환되도록 형성되는 수로(210)와, 상기 수로(210)의 외측 단부와 결합되는 별도의 입수구(220)와 배수구(230)가 유입된 냉각수에 의해 신속한 냉각을 도모하도록 형성되는 블럭체로 구성된다.
이러한 방열판(200)은 냉각수가 몸체 내부를 순환하며 SCR모듈의 신속한 방 열을 도모하되 전기적으로 절연형인 역병렬로 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 일 실시예로써 제어전류(평균치) 900A(RANGE 300A ~ 1600A)에서 서지 순방향 전류가 13,000A 이며 내압은 1,600V 그리고 적용온도 스위치는 65℃ 냉각수는 30℃ 이하를 만족하는 것이 바람직하다.
이러한 방열판(200)은 양면 수냉식으로 종래의 호스냉각 방식에 비해 방열면적이 넓음은 물론 절연성이 탁월하여 누수전류를 원천적으로 방지하며 SCR모듈과의 기계적 밀착이 용이하고 특히 조립구조가 단순하여 유지보수가 간단하며 냉각수 수질저하로 인한 냉각호수의 파손우려가 없는 신뢰성을 갖게 된다.
이때, 상기 방열판(200)은 알루미늄 가공품을 사용하는것이 바람직하다. 이는 SCR 모듈과 접합하여 SCR 모듈에 발열되는 열을 발산하여 냉각효과를 극대화하기위함이다
한편, 상기 SCR모듈(300)은 방열판(200)의 상부에 안착 고정되는 한편, 프레임의 접합면(130) 외측으로 관통시켜 분기되도록 일측 및 타측에 다수개의 POWER접속단자(310)가 구비되어 이루어진다.
이때, 상기 SCR모듈(300)은 외주면이 합성수지재의 절연재로 완벽하게 피복되어 절연상태를 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 SCR모듈(300) 상단에는 POWER접속단자(310)와의 통전을 도모하며 전기적인 정류와 위상제어를 유도하도록 별도의 도전판(320)이 부설되는 것이 바람직하다.
이러한 SCR모듈(300)은 하부에 방열판(200)이 부설되어 용접에 따른 누적 과열을 신속하게 방열시키도록 형성된다.
이에, 상기 SCR보호회로기판(400)은 SCR모듈(300)과 함께 프레임 고정면(110)에서 나란히 배치되어 고정되는 한편, SCR모듈(300)로 흐르는 과전류, 과전압 또는 돌입전류를 차단하며 보호하도록 형성된다.
즉, SCR의 캐소드와 3상 용접 전원 변압기의 2차측 코일의 각 상과 직렬로 연결되고 다이오드와 병렬로 접속되어 각 SCR로 흐르는 과전류 또는 돌입전류 및 과전압을 차단하도록 형성된다.
아울러, 상기 터미널(500)은 프레임의 부착면(140)의 외주면에 결합되어 연결배선의 전기적인 통전을 조장하도록 형성된다.
이때, 상기 터미널(500)은 상술한 바와 같이, 프레임의 부착면 외주측에 결합되어 배선 연결에 따른 작업자의 작업공수를 보다 신속하고 간편하게 유도하도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명은 단상 교류 또는 직류 저항용접기에 있어서 전력제어 소자인 실리콘 제어 정류기(SCR:Silicon Controlled Rectifier)를 포함한 방열판, 터미널 및 기타 회로기판을 일체화 된 하나의 키트로 형성함으로써 설치공간 확보가 개선되는 한편, 초기장착 및 유지보수에 관련된 작업자의 작업성이 개선되며, 특히 상단면 집중 수냉식 냉각방식에 따른 냉각판으로부터 맞닿아 결합된 SCR모듈(소자)의 냉각을 신속하게 유도함은 물론 수냉 방식에 의한 냉각수으로부터 원천적인 절연성을 확보하여 감전, 누전 등의 안전사고를 미연에 방지하도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 설정된 면적을 갖는 고정면(110)과, 상기 고정면(110)의 일측단에 수직으로 연장되어 세워진 결합면(120)과, 상기 고정면(110)의 타측단에 수직으로 연장되어 세워진 접합면(130)과, 상기 결합면(120)과 접합면(130)의 외측단부에서 각각 절곡되어 고정면(110)과 수평을 이루도록 부착면(140)이 구비되는 프레임(100)과;
    상기 프레임의 고정면(110) 일측에 부착 고정되되, 내부에는 외부와 연통되며 순환되도록 형성되는 수로(210)와, 상기 수로(210)의 외측 단부와 결합되는 별도의 입수구(220)와 배수구(230)가 유입된 냉각수에 의해 신속한 냉각을 도모하도록 형성되는 블럭체의 방열판(200)과;
    상기 방열판(200)의 상부에 안착 고정되는 한편, 프레임의 접합면(130) 외측으로 관통시켜 분기되도록 일측 및 타측에 다수개의 POWER접속단자(310)가 구비되는 SCR모듈(300)과;
    상기 SCR모듈(300)과 함께 프레임 고정면(110)에서 나란히 배치되어 고정되는 한편, SCR모듈(300)로 흐르는 과전류, 과전압 또는 돌입전류를 차단하며 보호하도록 형성되는 SCR보호회로기판(400)과;
    상기 프레임의 부착면(140)의 외주면에 결합되어 연결배선의 전기적인 통전을 조장하도록 형성되는 터미널(500)이;
    구성되어 이루어진 것을 특징으로 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임(100)은
    접합면(130) 측에 관통된 POWER접속단자(310)를 지지하며 강성을 보강하는 한편, 절연을 도모하도록 별도의 지지보강판(150)이 더 부설되어 이루어진 것을 특징으로 하는 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 방열판(200)은
    몸체 재질이 알루미늄(가공품)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용 반도체모듈 키트.
KR1020070022361A 2007-03-07 2007-03-07 절연식 방열판과 몰드형 에스씨알이 내장된 용접기용반도체모듈 키트 KR100726003B1 (ko)

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