KR100767325B1 - 인버터용 전력반도체 소자 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터에 사용되는 전력용 반도체 소자 냉각장치의 구조에 관한 것이다.

종래에는 냉각장치내 히트싱크가 팬에 의한 강제냉각이나 자연풍에 의해 상기 핀의 열을 방출하는데, 그 핀의 배열구조가 인라인형상으로, 팬의 냉각풍이나 자연풍의 흐름이 일직선으로만 흐르도록 핀이 배열되어 냉각 공기에 의한 냉각 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 인버터용 히트싱크의 핀형상을 스트립 형상으로 하고, 하나 이상 다수개의 핀을 히트싱크의 베이스에 지그재그로 배열하고 냉각팬에서 발생하는 냉각풍을 가이드하기 위한 가이드 핀을 구성하여 냉각풍이 상기 핀의 모서리 부분에 직접 닿게 하며 그 냉각풍을 핀의 모서리에 집중시켜 줌으로써 냉각효율을 높일 수 있도록 냉각장치를 구성한다.

히트싱크, 핀

Description

인버터용 전력반도체 소자 냉각장치{Power semiconductor cooling unit for inverter}

도 1은 종래의 인버터용 냉각장치의 구조를 보인 사시도.

도 2는 종래 인버터용 냉각장치의 냉각풍 흐름을 보인 도면.

도 3은 본 발명의 인버터용 냉각장치의 구조를 보인 사시도.

도 4는 본 발명 인버터용 냉각장치의 냉각풍 흐름을 보인 도면.

도 5는 본 발명 인버터용 냉각장치의 다른 실시예를 보인 도면.

본 발명은 인버터에 사용되는 전력용 반도체 소자 냉각장치에 관한 것으로, 특히 그 냉각장치의 히트싱크 열 방출 효율을 높이기 위한 히트싱크의 핀 배열구조에 관한 것이다.

일반적으로 인버터는 유도전동기를 제어하기 위한 전력변환장치로써, 주요 발열소자로는 대용량 스위칭 소자인 IGBT나, ASIPM이 있으며 인버터 구동시 그 발열소자로부터 많은 열이 발생하고, 그 열에 대한 기기의 안전을 위하여 여러 가지의 적절한 방법의 냉각장치가 이용된다.

그 냉각장치 중 가장 널리 이용되는게 히트싱크인데, 히트싱크는 주로 열전도율이 우수한 금속을 재질로 하여 만들어지고, 기기의 작동에 의해서 자체 열을 발산하는 각종 전자제품의 반도체 소자와 같은 부품에 결합되어 상기 부품에서 발산하는 열을 받아 외부로 방출시키는 기능을 하게 된다.

이러한 히트싱크에서 가장 중요한 관건은 열방열 효율이고, 이 열방열 효율은 공기와의 접촉부에서 열전달 계수값과 비례한다.

즉, 공기접촉면적부에서의 열전달 계수값이 클수록 열방열 효율은 증대되어 부품에서 발산되는 열을 보다 빠르게 흡수하여 외부로 방열시킬 수 있게 되는 것으로, 대부분의 히트싱크 구조는 넓은 면적의 판상으로 형성된다.

종래의 인버터의 냉각장치를 도 1내지 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 인버터용 냉각장치의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 종래 인버터용 냉각장치의 냉각풍 흐름을 보인 도면이다.

인버터(도면에 표시않함)의 발열소자를 냉각하기 위한 히트싱크(10)와,

히트싱크(10)의 핀(2)의 열을 강제로 방출하기 위한 냉각팬(20)으로 구성된다.

상기 히트싱크(10)는 상부에 발열체(도면에 표시 않함)를 취부하여 상기 발열체에서 발산되는 불필요한 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 소손이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하는 방열 작용을 하는 베이스(1)와,

상기 베이스(1)의 하부에 일정한 간격을 갖는 직사각 형상의 사면체로 구비 되어 베이스면(1)의 열을 방출하는 하나이상의 다수개의 핀(2)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 인버터용 냉각장치는 냉각팬(3)이 동작함에 따라 발생되는 냉각풍이나 자연풍에 의해 상기 핀(2)의 열을 방출하는데, 도 2에서와 같이 그 핀(2)의 구조가 인라인(Inline)형상으로, 팬의 냉각공기나 자연풍의 흐름이 일직선으로만 흐르도록 핀(2)이 배열되어 냉각 공기에 의한 냉각 효율이 떨어지고, 또한 핀(2) 사이의 내부 청소가 어려워 유지보수가 어려운 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 인버터용 냉각장치내 히트싱크의 핀형상을 스트립(Strip)형상으로 하고, 하나 이상 다수개의 핀을 히트싱크의 베이스에 지그재그로 배열하여 구비하며, 냉각팬에 의한 냉각풍이나 자연풍을 가이드 하기 위한 가이드 핀을 구비함으로써, 냉각공기가 핀의 모서리 부분에 직접 닿게 함과 동시에 냉각풍 및 자연풍이 최대한 냉각작용을 가능하도록 냉각풍을 가이드 하여 냉각효율을 높이도록 핀(Fin)의 배치를 할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 본 발명은 인버터용 냉각장치내 핀을 스트립형상으로 구비하고, 그 핀의 배열을 지그재그로 배열함에 그 특징이 있는 것으로써,

첨부된 도면 3내지 4를 참조하여 그 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

종래와 동일부분은 동일부호로 설명한다.

인버터(도면에 표시않함)의 발열소자를 냉각하기 위한 히트싱크(10)와,

히트싱크(10)의 핀(2)의 열을 강제로 방출하기 위한 냉각풍을 발생하는 냉각팬(20)으로 구성된다.

상기 히트싱크(10)는 상부에 발열체(도면에 표시 않함)를 취부하여 상기 발열체에서 발산되는 불필요한 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 소손이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하는 방열 작용을 하는 베이스(1)와,

상기 베이스(1)의 하부에 다수의 직사각 스트립 형상의 사면체로 지그재그 배열로 구비되어 베이스면(1)의 열을 방출하는 하나이상의 다수개의 핀(2)과,

상기 핀(2)의 양 사이드 측으로 구비되어 열을 방출함과 동시에 냉각풍을 가이드 하는 가이드 핀(3)으로 구성된다.

이하 본 발명의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

히트싱크(10) 베이스(1)의 하부면에 일정한 간격으로 소정의 일정한 사이즈를 갖는 스트립(Strip)형상의 핀(2)을 하나이상 다수개 지그재그 배열로 구비하고, 그 핀(2)의 양 선단측으로 냉각팬(20)의 냉각풍을 가이드 하기 위한 가이드 핀(3)을 구비한다.

도 4를 참조하여 그 작용을 살펴보면,

팬(도면에 표시않함)의 냉각풍이나 자연풍에 의해서 핀(2)의 열을 방출하는바, 상기 핀(2)을 스트립 형상으로 구비하였으므로 핀(2)의 사방면이 열을 방출가능하게 되어 방열효율이 상승하는 것이며, 그 냉각풍이 핀(2)의 모서리 부분에 직접 닿게 되어 더욱 큰 방열효과를 얻는 것이다.

또한, 핀(2)을 지그재그로 배열함으로써 냉각풍이 최대한 핀(2)의 사방면에 닿게 한다.

또한, 가이드 핀(3)이 냉각팬(20)에서 발생하는 냉각풍을 가이드 하여 냉각풍을 핀(2)으로 집중 시켜주어 더욱 높은 방열 효과를 얻게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로써, 상기 핀(2)의 배열을 일직선으로 배열함으로써 높은 방열효과를 얻을수 있도록 한다.

상기와 같이 본 발명에서는 인버터용 히트싱크의 핀형상을 스트립 형상으로 하고, 하나 이상 다수개의 핀을 히트싱크의 베이스에 지그재그로 배열하고 냉각팬에서 발생하는 냉각풍을 난류를 만들어 줌으로써 핀의 모서리 부에서 열전달 계수 값이 증대되도록 하였으며, 냉각풍을 가이드 하기 위한 가이드 핀을 구성하여 냉각풍이 상기 핀의 모서리 부분에 직접 닿게 하며 그 냉각풍을 핀에 집중시켜 줌으로써 냉각효율을 높일 수 있도록 핀(Fin)의 배치를 할 수 있도록 하였다.

Claims (3)

1. 상부에 발열체를 취부하여 상기 발열체에서 발산되는 불필요한 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 소손이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하는 방열 작용을 하는 베이스와, 상기 베이스의 하부에 구비되어 베이스의 열을 방출하는 하나이상의 다수개의 핀으로 구성된 히트싱크와, 히트싱크 핀의 열을 강제로 방출하기 위한 냉각팬으로 구성되는 인버터용 전력 반도체 소자 냉각장치에 있어서,

   상기 히트싱크의 핀을 스트립 형상으로 구비하고 그 핀은 냉각팬에서 발생하는 냉각풍이 직접 닿도록 지그재그로 배열하고,

   상기 베이스의 양 선단으로는 열을 방출함과 동시에 냉각풍을 핀에 집중시켜 주기 위한 가이드핀을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 인버터용 전력반도체 소자 냉각장치.
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