KR102176925B1 - Cooling structure for water cooling type invertor module of vehicles - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a cooling structure for a water-cooled inverter module of a vehicle. More specifically, the present invention relates to the cooling structure for the water-cooled inverter module of the vehicle wherein cooling fins are formed on a power module itself to allow direct heat exchange with cooling water, thereby improving cooling efficiency and reducing manufacturing costs. In the cooling structure for the water-cooled inverter module of the vehicle in accordance with the present invention, the cooling structure for the water-cooled inverter module of the vehicle includes: a cooling main body through which the cooling water is introduced and discharged; the power module installed in the cooling main body; a heat sink formed on the power module; a plurality of cooling fins formed on the heat sink; a fin insertion opening formed in the cooling main body so that the cooling fins are inserted and accommodated; and an airtight member installed in the fin insertion opening to maintain airtightness between the power module and the cooling main body.

Description

자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조{COOLING STRUCTURE FOR WATER COOLING TYPE INVERTOR MODULE OF VEHICLES}Cooling structure for automobile water-cooled inverter module {COOLING STRUCTURE FOR WATER COOLING TYPE INVERTOR MODULE OF VEHICLES}

본 발명은 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 파워모듈 자체에 냉각핀을 형성하여 냉각수와 직접적인 열교환이 이루어지도록 구성함으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling structure for an automobile water-cooled inverter module, and more particularly, by forming a cooling fin on the power module itself to allow direct heat exchange with cooling water, the cooling efficiency can be improved and the manufacturing cost can be reduced. It relates to a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module.

일반적으로, 자동차는 배터리 또는 연료 전지에서 발생하는 고전압의 직류 전원을 U, V, W 상의 3상 교류 전원으로 변환시키는 전력 변환 장치로서 인버터 시스템이 구비되어 있다.In general, a vehicle is equipped with an inverter system as a power conversion device for converting a high voltage DC power source generated from a battery or a fuel cell into a U, V, W three-phase AC power source.

인버터 시스템은 전력변환 스위칭 소자(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)로 이루어진 파워 모듈과, 게이트 구동회로 등을 구비하고 있다.The inverter system includes a power module made of an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) and a gate driving circuit.

인버터 시스템은 작동 시, 파워모듈과 같은 스위칭 소자류에서의 발열이 심하여 냉각작용을 위한 히트 싱크와 같은 냉각 구조를 채용하고 있다.During operation, the inverter system employs a cooling structure such as a heat sink for cooling due to severe heat generation from switching elements such as power modules.

예컨대 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 도1에 도시된 바와 같이 냉각수가 유입되는 쿨러튜브(110,Cooler Tube), 쿨러튜브(110)를 밀폐하도록 체결되는 쿨러커버(120), 파워모듈(130,Power Module)이 구비되어 있다.For example, the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module includes a cooler tube 110 through which cooling water is introduced, a cooler cover 120 fastened to seal the cooler tube 110, and a power module 130, as shown in FIG. Power Module) is equipped.

쿨러튜브(110)는 내부에 냉각을 다수의 냉각핀(140)이 일체로 형성되어 있고, 이 냉각핀(140)의 형성부위의 외면에 파워모듈(130)이 밀착되어 체결부재(150)에 의해 조립되어 있다. 이때 파워모듈(130)의 방열판(131)과 쿨러튜브(110)의 접촉면 사이에는 써멀 그리스(Thermal Grease)가 도포되어 형성되는 써멀 그리스층(160)이 구비되는데, 이 써멀 그리스층(160)은 금속 표면의 미세한 공극을 메워 열전달을 용이하게 함으로써 냉각 특성을 향상시키는 기능을 수행한다.The cooler tube 110 has a plurality of cooling fins 140 integrally formed therein, and the power module 130 is in close contact with the outer surface of the portion where the cooling fins 140 is formed to Assembled by At this time, a thermal grease layer 160 formed by applying a thermal grease is provided between the contact surface of the heat sink 131 of the power module 130 and the cooler tube 110, the thermal grease layer 160 It fills in the fine pores of the metal surface to facilitate heat transfer, thereby improving cooling characteristics.

전술한 도1에 도시된 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 수냉식이므로 공냉식에 비해 냉각 특성이 우수하지만 다음과 같은 문제점을 가지고 있는 한계점이 있다.The cooling structure for a conventional automobile water-cooled inverter module shown in FIG. 1 is a water-cooled type, and thus has excellent cooling characteristics compared to an air-cooled type, but has the following problems.

먼저, 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 파워모듈(130)에서 발열되는 열기가 써멀 그리스층(160)을 통해 쿨러튜브(110)로 전달된 후 그 내부에 배치된 냉각핀(140)의 열교환 작용에 의해 냉각하는 방식으로서 파워모듈(130)이 쿨러튜브(110)를 매개로 간접 냉각되는 방식이므로 냉각 효율이 낮으므로 전력반도체 작동의 안정성 및 내구성이 저하되는 한계점이 있다.First, in the conventional cooling structure for an automobile water-cooled inverter module, heat generated from the power module 130 is transferred to the cooler tube 110 through the thermal grease layer 160 and then heat exchanged with the cooling fins 140 disposed therein. As a method of cooling by action, since the power module 130 is indirectly cooled through the cooler tube 110, the cooling efficiency is low, and thus the stability and durability of the power semiconductor operation are deteriorated.

그리고, 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 다수의 냉각핀(140)을 쿨러튜브(110)에 일체로 형성하는 과정이 어렵고, 지나치게 높은 제조비용이 발생되는 단점이 있다.In addition, the conventional cooling structure for an automobile water-cooled inverter module has a disadvantage in that it is difficult to integrally form a plurality of cooling fins 140 on the cooler tube 110, and excessively high manufacturing costs are generated.

또한, 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 쿨러튜브(110)에 냉각수의 압력손실을 고려하여 정해진 수량의 냉각핀(140)을 설치하게 되는데, 이 냉각핀(140)은 환봉 형태로 형성된 것으로서 냉각수와의 열교환 표면적이 작아서 냉각 효율이 낮은 단점이 있다.In addition, in the conventional cooling structure for a water-cooled inverter module of a vehicle, a predetermined number of cooling fins 140 are installed in the cooler tube 110 in consideration of the pressure loss of the cooling water, and the cooling fins 140 are formed in a round bar shape and There is a disadvantage in that the cooling efficiency is low because the heat exchange surface area with is small.

그 외에도, 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 장시간 사용시 써멀 그리스층(160)의 열화 및 오염 등으로 인해 파워모듈(130)의 방열판(131)과 쿨러튜브의 접촉면 사이의 접촉관계가 불량해지면서 열전달 특성이 저하되고 이로 인해 안정적인 냉각작용을 수행할 수 없는 단점이 있다.In addition, the conventional cooling structure for a water-cooled inverter module for automobiles has a poor contact relationship between the heat sink 131 of the power module 130 and the contact surface of the cooler tube due to deterioration and contamination of the thermal grease layer 160 when used for a long time. There is a disadvantage in that heat transfer characteristics are deteriorated, and therefore, a stable cooling operation cannot be performed.

한국등록특허 제10-1294077호 "전력 변환 장치용 냉각 시스템"Korean Patent Registration No. 10-1294077 "Cooling system for power conversion device" 한국등록특허 제10-1746669호 "핀-휜 및 이를 포함하는 냉각장치"Korean Patent Registration No. 10-1746669 "Fin-fin and cooling device including the same" 한국공개특허 제10-2017-0112812호 "전기 자동차용 수냉 인버터 구조물"Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2017-0112812 "Water cooling inverter structure for electric vehicles"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 파워모듈 자체에 냉각핀을 형성하여 냉각수와 직접적인 열교환이 이루어지도록 구성함으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있도록 한 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in light of the above, and by forming a cooling fin on the power module itself to allow direct heat exchange with the cooling water, the cooling efficiency can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Its purpose is to provide a cooling structure.

본 발명의 다른 목적은, 압력손실을 초래하지 않으면서 열교환면적이 증가되어 냉각효율이 향상되도록 한 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling structure for an automobile water-cooled inverter module in which a heat exchange area is increased and cooling efficiency is improved without causing a pressure loss.

본 발명의 다른 목적은, 초음파 용접을 이용하여 냉각핀을 조립하고 써멀 그리스를 사용하지 않으므로써 제작성과 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling structure for a water-cooled inverter module for an automobile, which is capable of improving manufacturability and durability by assembling cooling fins using ultrasonic welding and not using thermal grease.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 있어서, 냉각수가 유입되어 배출되는 냉각본체; 및 상기 냉각본체에 설치되는 파워모듈;을 구비하고, 상기 파워모듈에 형성되는 방열판; 상기 방열판에 형성되는 다수의 냉각핀; 상기 냉각핀이 삽입, 수용되도록 상기 냉각본체에 형성되는 핀삽입개구부; 및 상기 파워모듈과 상기 냉각본체 사이에 기밀을 유지하기 위해 상기 핀삽입개구부에 설치되는 기밀부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the present invention is a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module, comprising: a cooling body through which cooling water is introduced and discharged; And a power module installed on the cooling body, and a heat dissipation plate formed on the power module; A plurality of cooling fins formed on the heat sink; A fin insertion opening formed in the cooling body so that the cooling fins are inserted and received; And an airtight member installed in the pin insertion opening to maintain airtightness between the power module and the cooling body.

상기 방열판은 일면이 노출되도록 상기 파워모듈에 일체로 결합되는 열전도성 박판으로 형성되고, 상기 냉각핀은 초음파 용접에 의해 상기 열전도성 박판에 일체로 접합될 수 있다.The heat sink is formed of a thermally conductive thin plate integrally coupled to the power module such that one surface is exposed, and the cooling fins may be integrally bonded to the thermally conductive thin plate by ultrasonic welding.

상기 핀삽입개구부는 둘레를 따라 기밀부재삽입홈이 요입되고, 상기 기밀부재는 상기 기밀부재삽입홈에 삽입되는 오-링(O-ring)으로 형성될 수 있다.The pin insertion opening portion may have an airtight member insertion groove recessed along the periphery, and the airtight member may be formed as an O-ring inserted into the airtight member insertion groove.

상기 냉각핀은 상기 방열판에 접합되는 접합프랜지부와, 상기 접합프랜지부에 돌출되는 핀부로 구성될 수 있다.The cooling fin may include a bonding flange portion bonded to the heat sink and a fin portion protruding from the bonding flange portion.

한편, 상기 냉각핀은 상기 방열판에 접합되는 접합프랜지부, 상기 접합프랜지부에 돌출되는 핀부, 및 열교환면적이 증가되도록 상기 핀부에 요입되는 열교환홈을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the cooling fin may include a joint flange portion joined to the heat sink, a fin portion protruding from the joint flange portion, and a heat exchange groove concave in the fin portion to increase a heat exchange area.

바람직하게, 상기 핀부는 상기 접합프랜지부와 접한 부분의 외경이 크고 자유단을 향해 점차 외경이 작아지는 구조로 형성되고, 상기 열교환홈은 냉각수의 유동과 가공이 용이하도록 나선 구조로 요입될 수 있다.Preferably, the fin portion is formed in a structure in which the outer diameter of the portion in contact with the joint flange portion is large and the outer diameter gradually decreases toward the free end, and the heat exchange groove may be concave in a spiral structure to facilitate the flow and processing of cooling water. .

본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 열교환면적의 확대를 위해 상기 다수의 냉각핀에 삽입되는 보조열교환부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조.The cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the present invention further comprises an auxiliary heat exchange member inserted into the plurality of cooling fins to expand the heat exchange area.

상기 보조열교환부재는 상기 냉각핀이 삽입되도록 복수의 핀삽입공, 상기 핀삽입공에 접하여 연장되는 고정돌부를 갖는 열전도성 박판으로 구성되되, 상기 고정돌부는 상기 냉각핀과의 견고한 고정을 위해 삽입방향의 내경이 작게 형성된 끼움공이 마련되도록 돌출, 형성될 수 있다. The auxiliary heat exchange member is composed of a thermally conductive thin plate having a plurality of pin insertion holes and a fixing protrusion extending in contact with the pin insertion hole so that the cooling fin is inserted, and the fixing protrusion is inserted for firm fixation with the cooling fin. It may protrude and be formed to provide a fitting hole having a small inner diameter in the direction.

본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 의하면, 파워모듈에 일체로 결합된 냉각핀이 냉각수와 직접적으로 열교환과정을 수행하므로 종래와 같이 파워모듈이 쿨러튜브에 밀착되어 간접적으로 냉각되는 방식에 비해 냉각효율을 현저히 상승시킬 수 있어서 전력반도체 작동의 안정성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module according to the present invention, since the cooling fin integrally coupled to the power module performs a heat exchange process directly with the cooling water, the power module is in close contact with the cooler tube and indirectly cooled as in the prior art. In comparison, the cooling efficiency can be remarkably increased, so that the stability and durability of the power semiconductor operation can be improved.

그리고, 본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 의하면, 파워모듈에 일체로 결합된 냉각핀이 냉각본체 내부에 삽입되는 방식이므로 써멀 그리스층이 불필요하여 제작성, 조립성, 및 내구성을 향상시킬 수 있다.And, according to the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module according to the present invention, since the cooling fin integrally coupled to the power module is inserted into the cooling body, a thermal grease layer is not required, thereby improving fabrication, assembly, and durability. I can make it.

특히, 냉각핀은 초음파 용접에 의해 방열판에 결합되므로 간편하게 설치할 수 있고, 원추형 구조의 핀부에 나선 구조의 열교환홈이 구비됨에 따라 냉각수의 압력손실을 최소화하면서도 열교환면적을 증가시킬 수 있어서 냉각효율을 향상시킬 수 있다.In particular, since the cooling fins are coupled to the heat sink by ultrasonic welding, they can be easily installed, and the spiral heat exchange grooves are provided in the conical fins, thereby minimizing the pressure loss of the cooling water and increasing the heat exchange area, thereby improving cooling efficiency. I can make it.

도1은 종래 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 설명하기 위한 분리사시도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 사시도,
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 분리사시도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 설명하기 위한 요부 확대사시도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 냉간핀을 확대한 정면도,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 단면도,
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 냉간핀의 다른 형태를 나타낸 정면도,
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 분리사시도,
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에서 보조열교환부재의 설치된 상태를 나타낸 요부 사시도,
도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 적용되는 보조열교환부재의 다른 형태를 나타낸 사시도이다.
1 is an exploded perspective view for explaining a cooling structure for a conventional automobile water-cooled inverter module,
2 is a perspective view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention;
3A and 3B are exploded perspective views showing the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention;
4 is an enlarged perspective view of essential parts for explaining the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention;
5 is an enlarged front view of a cold fin of the cooling structure for a water-cooled inverter module for a vehicle according to the first embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to a first embodiment of the present invention;
7 is a front view showing another form of a cold fin of the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention;
8 is an exploded perspective view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to a second embodiment of the present invention;
9 is a perspective view of a main part showing an installed state of an auxiliary heat exchange member in the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module according to a second embodiment of the present invention;
10 is a perspective view showing another form of an auxiliary heat exchange member applied to the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module according to the second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도10에 의거하여 상세히 설명하되, 도2 내지 도10에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 10 of the accompanying drawings, but the same reference numerals are assigned to the same components in FIGS. 2 to 10.

한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.On the other hand, in each drawing, a detailed description of a configuration that can be easily recognized by a person of ordinary skill in the art from a general technique, and actions and effects therefor, will be simplified or omitted. In addition, since the present invention is characterized by a cooling structure for an automobile water-cooled inverter module, the related parts will be mainly shown and described, and the description of the remaining parts will be simplified or omitted.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 사시도, 도3a 및 도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 분리사시도로서 서로 다른 방향(상측 및 하측)에서 나타나는 형상을 도시한 것이다. 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 설명하기 위한 요부 확대사시도, 도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 냉간핀을 확대한 정면도, 도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 단면도이다.2 is a perspective view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are exploded perspective views showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention. It shows the shape appearing in different directions (upper and lower). 4 is an enlarged perspective view of a main part for explaining a cooling structure for a water-cooled inverter module for a vehicle according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cold fin of the cooling structure for a water-cooled inverter module for a vehicle according to the first embodiment of the present invention. Figure 6 is an enlarged front view, a cross-sectional view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention.

도2 내지 도6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 냉각수가 유입되어 배출되는 냉각본체(1)와, 냉각본체(1)에 설치되는 파워모듈(2)을 구비하되, 파워모듈(2) 자체에 냉각핀(3)을 형성하여 냉각수와 직접적인 열교환이 이루어지도록 구성한 점에 주요한 특징이 있다.2 to 6, the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention includes a cooling body 1 through which cooling water is introduced and discharged, and a power module installed in the cooling body 1 ( 2), but the main feature is that the power module 2 itself has a cooling fin 3 formed to allow direct heat exchange with the cooling water.

냉각본체(1)는 냉각수가 유입 및 배출되면서 열교환작용을 수행하도록 냉각수 수용공간이 마련된 형태라면 특별히 구조와 형상에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 대략 직사각 통 형상으로 형성되어 있다.The cooling body 1 is not particularly limited in structure and shape as long as the cooling water receiving space is provided to perform heat exchange while the cooling water is introduced and discharged, but in this embodiment, it is formed in a substantially rectangular cylindrical shape.

보다 구체적으로 설명하면, 냉각본체(1)는 내부에 냉각수 수용공간이 마련되도록 직사각틀 형태로 형성된 메인케이스(11)와, 이 메인케이스(11)에 결합되는 커버케이스(12)로 구성되어 있다. 메인케이스(11)와 커버케이스(12)는 가장자리 테두리 부분에 체결공(112,122)이 형성되어 있고, 오-링과 같은 기밀부재(13)가 개재된 상태에서 스크류와 같은 체결부재(14)에 의해 서로 조립된다.More specifically, the cooling body 1 is composed of a main case 11 formed in a rectangular frame shape so that a cooling water receiving space is provided therein, and a cover case 12 coupled to the main case 11. . The main case 11 and the cover case 12 have fastening holes 112 and 122 formed at the edge of the edge, and the sealing member 14 such as a screw is interposed with an airtight member 13 such as an O-ring. Are assembled together by

그리고, 메인케이스(11)는 양 측면에 연결구접속홀(113)이 형성되어 냉각수공급라인(미도시)과 냉각수배출라인(미도시)이 접속되는 니플(Nipple)과 같은 연결구(15)가 접속된다. In addition, the main case 11 has connector connection holes 113 formed on both sides thereof to connect a connector 15 such as a nipple to which a cooling water supply line (not shown) and a cooling water discharge line (not shown) are connected. do.

아울러 메인케이스(11)는 내부에 냉각수의 흐름을 안내하는 제1 가이드돌부(114)가 형성되어 있고, 커버케이스(12)는 내면에 냉각수의 흐름을 안내하는 제2 가이드돌부(124)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 가이드돌부(114,125)는 냉각수 유입측 연결구(15)를 통해 유입된 냉각수가 서로 이격 배치된 다수의 냉각핀(3)을 경유한 후에 배출측 연결구(15)를 통해 배출되도록 안내하는 기능을 수행한다.In addition, the main case 11 has a first guide protrusion 114 that guides the flow of coolant therein, and the cover case 12 has a second guide protrusion 124 that guides the flow of coolant inside the cover case 12 Has been. The first and second guide protrusions 114 and 125 guide the cooling water introduced through the cooling water inlet side connector 15 to be discharged through the discharge side connector 15 after passing through a plurality of cooling fins 3 spaced apart from each other. Performs the function of

한편, 냉각본체(1)는 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 메인케이스(11)에 냉각핀(3)이 삽입, 수용되도록 핀삽입개구부(115)가 형성되어 있다. 핀삽입개구부(115)는 복수의 파워모듈(2)이 설치되도록 복수 개로 형성되어 있고, 각 핀삽입개구부(115)는 각 파워모듈(2)에 형성된 다수의 냉각핀(3)의 수용이 가능한 크기와 형상으로 천공되는 것으로 본 실시예에서는 대략 사각홀 형태로 형성되어 있다. 또한 핀삽입개구부(115)의 둘레에는 기밀부재의 설치를 위한 기밀부재삽입홈(116)이 요입되어 있다Meanwhile, the cooling body 1 is provided with a pin insertion opening 115 so that the cooling fins 3 are inserted and received in the main case 11 as shown in FIGS. 3 and 4. The pin insertion opening 115 is formed in plural so that a plurality of power modules 2 are installed, and each pin insertion opening 115 is capable of accommodating a plurality of cooling fins 3 formed in each power module 2. It is perforated in size and shape, and is formed in an approximately square hole in this embodiment. In addition, an airtight member insertion groove 116 for installing an airtight member is concave around the pin insertion opening 115

그리고, 핀삽입개구부(115)에는 파워모듈(2)과 냉각본체(1) 사이에 기밀을 유지하기 위해 기밀부재(6)가 설치되어 있다.In addition, an airtight member 6 is installed in the pin insertion opening 115 to maintain airtightness between the power module 2 and the cooling body 1.

기밀부재(6)는 기밀 특성이 우수하다면 형태나 구조에 특별한 제한은 없지만, 본 실시예에서는 대략 사각 형상을 갖는 오-링(O-ring)으로 형성되어 있다.The airtight member 6 is not particularly limited in shape or structure as long as it has excellent airtight properties, but in this embodiment, it is formed of an O-ring having a substantially rectangular shape.

한편, 파워모듈(2)은 통상적으로 전력반도체 모듈로 호칭되는 것으로서, IGBT(insulated gate bipolar transistor), 모스펫(MOSFET), 또는 바이폴라 트랜지스터 등이 구비되는 것으로, 베이스 플레이트의 상면에 DBC(direct bonded copper) 기판을 배치하고, 이 DBC 기판에 반도체 칩을 부착하여 구성한다.Meanwhile, the power module 2 is commonly referred to as a power semiconductor module, and includes an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a MOSFET, or a bipolar transistor, and is provided with a direct bonded copper (DBC) on the upper surface of the base plate. ) A substrate is placed, and a semiconductor chip is attached to the DBC substrate.

파워모듈(2)은 형태나 구조에 특별한 제한 없이 적용할 수 있지만 본 실시예에서는 상측으로부터 하측을 향해 전력반도체(미도시,IGBT), 솔더링층(미도시), DBC기판(미도시), 절연체기판(미도시) 순으로 적층되고, 그 외부를 둘러싸는 몰딩층(24)으로 구성되어 있다. 여기서, 절연체기판은 AIN 및 Si3N4 절연체기판이 적용되어 있다.The power module 2 can be applied without any particular limitation on its shape or structure, but in this embodiment, a power semiconductor (not shown, IGBT), a soldering layer (not shown), a DBC substrate (not shown), an insulator from the top to the bottom in this embodiment The substrates (not shown) are stacked in order, and the molding layer 24 surrounds the outside. Here, as the insulator substrate, AIN and Si3N4 insulator substrates are applied.

한편, 파워모듈(2)은 절연체기판의 일면에 외부로 노출되게 방열판(4)이 설치되어 있다.Meanwhile, the power module 2 has a heat sink 4 installed on one surface of the insulator substrate so as to be exposed to the outside.

방열판(4)은 파워모듈(2)에 일체로 설치되는 열전도성 박판이라면 형태나 구조에 특별한 제한은 없지만, 본 실시예서는 방열특성이 우수한 DBC(direct bonded copper) 기판으로 구성되어 있다.The heat dissipation plate 4 is not particularly limited in shape or structure as long as it is a thermally conductive thin plate integrally installed with the power module 2, but the present embodiment is made of a direct bonded copper (DBC) substrate having excellent heat dissipation characteristics.

그리고, 방열판(4)에는 냉각본체(1)의 내부로 삽입되어 냉각수와 직접적으로 접촉되면서 열교환 작용을 수행하는 다수의 냉각핀(3)이 설치되어 있다.In addition, the heat sink 4 is provided with a plurality of cooling fins 3 that are inserted into the cooling body 1 and directly contact the cooling water to perform heat exchange.

냉각핀(3)은 방열판(4)을 구성하는 열전도성 박판에 접합방식에 의해 설치되되, 파워모듈에 미치는 열저항에 악영향을 최소화할 수 있도록 초음파 용접(Ultra Sonic Welding)에 의해 접합하는 것이 매우 중요하다.The cooling fin (3) is installed by a bonding method on the thermally conductive thin plate constituting the heat sink (4), but it is highly recommended to be bonded by ultrasonic welding to minimize the adverse effect on the heat resistance on the power module. It is important.

냉각핀(3)은 초음파 용접을 통해 접합할 수 있도록 방열판(4)에 접합되는 접합프랜지부(31)와, 접합프랜지부(31)에 돌출되는 핀부(32)로 구성되어 있다.The cooling fin 3 is composed of a bonding flange portion 31 bonded to the heat sink 4 so as to be bonded through ultrasonic welding, and a fin portion 32 protruding from the bonding flange portion 31.

접합프랜지부(31)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 핀부(32)는 대략 환봉 형상으로 형성된 것으로 동(Cu)과 같은 열전도성 소재에 의해 일체로 가공되어 제작된다.The bonding flange portion 31 is formed in an approximately disk shape, and the pin portion 32 is formed in an approximately round bar shape, and is integrally processed and manufactured by a thermally conductive material such as copper (Cu).

여기서, 핀부(32)는 방열량이 큰 접합프랜지부(31)와 접한 부분의 외경이 크고 자유단을 향해 점차 외경이 작아지는 원추형 구조로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the fin portion 32 is preferably formed in a conical structure in which the outer diameter of the portion in contact with the bonding flange portion 31 having a large amount of heat dissipation is large and the outer diameter gradually decreases toward the free end.

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 냉간핀의 다른 형태를 나타낸 정면도이다. 7 is a front view showing another form of a cold fin of the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention.

도7을 참조하면, 냉각핀(3)은 방열판(4)에 접합되는 접합프랜지부(31)와, 접합프랜지부(31)에 돌출되는 핀부(32)로 구성되되, 정해진 수량을 설치하면서도 열교환면적이 증가되도록 핀부(32)에 열교환홈(33)이 요입, 형성되어 있다.Referring to FIG. 7, the cooling fin 3 is composed of a bonding flange portion 31 bonded to the heat sink 4 and a fin portion 32 protruding from the bonding flange portion 31, and heat exchange while installing a predetermined quantity. The heat exchange groove 33 is concave and formed in the fin 32 so that the area is increased.

여기서, 열교환홈(33)은 냉각본체(1) 내부로 유동되는 냉각수의 저항을 최소화할 수 있어야 하고, 통상 냉각핀(3)의 길이가 10밀리미터(mm) 이하의 길이로 형성되고 핀부의 직경이 수 밀리미터 이하로 형성되는 작은 크기의 부재임을 고려하여 제작성이 만족되어야 상용화가 가능한 점에 유의해야 한다.Here, the heat exchange groove 33 should be able to minimize the resistance of the cooling water flowing into the cooling body 1, and the length of the cooling fin 3 is usually formed to be less than 10 mm (mm) and the diameter of the fin part It should be noted that commercialization is possible only when manufacturing properties are satisfied in consideration of the fact that this is a member of a small size formed to be several millimeters or less.

이를 위해 열교환홈(33)은 냉각수의 이동과 가공이 용이하도록 나선 구조로 요입된 특징이 있다. 이와 같이 열교환홈(33)이 나선 구조로 형성되면 막힘구조의 요입홈 형태가 아니어서 냉각수의 이동이 가능하므로 냉각수가 유입될 경우 자연스럽게 유동됨에 따라 유체 저항을 줄일 수 있고 냉각수의 빠른 순환작용이 이루어지게 되어 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 나선 구조의 열교환홈(33)은 연이어 하나로 이어지는 홈이므로 절삭이 용이하여 신속하고 편리하게 제작할 수 있는 장점이 있다.To this end, the heat exchange groove 33 has a characteristic concave in a spiral structure to facilitate the movement and processing of the cooling water. When the heat exchange groove 33 is formed in a helical structure as described above, the cooling water can be moved because it is not in the form of a concave groove having a clogged structure, so when the cooling water flows in, fluid resistance can be reduced and rapid circulation of cooling water is achieved. It can improve cooling performance. In addition, since the heat exchange groove 33 having a spiral structure is a groove that is connected to one after another, it is easy to cut and thus can be manufactured quickly and conveniently.

이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 작용을 간략하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the first embodiment of the present invention will be briefly described.

먼저, 주요 구성요소의 조립과정을 간략하게 살펴보면 전력반도체(IGBT), 솔더링층, DBC기판, 절연체기판 순으로 적층하고, 절연체기판의 저면에 방열판(4)을 배치한 상태에서 그 외부를 둘러싸는 몰딩층(24)을 형성하는 방식으로 파워모듈(2)을 구성한다. 이러한 상태에서 노출된 방열판(4)의 표면에 일정 수량의 냉각핀(3)을 초음파 용접을 이용하여 접합하고 파워모듈의 외면에 산화를 방지하기 위해 주석(Sn) 등을 도금하여 파워모듈 부분의 조립준비를 완료한다.First, a brief look at the assembly process of the main components is a power semiconductor (IGBT), a soldering layer, a DBC substrate, and an insulator substrate in that order, and the heat sink 4 is placed on the bottom of the insulator substrate and surrounds the outside. The power module 2 is configured by forming the molding layer 24. In this state, a certain number of cooling fins 3 are attached to the surface of the exposed heat sink 4 using ultrasonic welding, and tin (Sn) is plated on the outer surface of the power module to prevent oxidation. Complete assembly preparation.

이후, 냉각본체(1)의 각 구성품을 조립하고, 냉각본체(1)의 핀삽입개구부(115)의 둘레에 형성된 기밀부재삽입홈(116)에 기밀부재(6)를 설치한다. 이러한 상태에서 파워모듈(2)에 접합된 냉각핀(3)이 메인케이스(11)의 냉각수 수용공간에 위치하고 삽입한 상태에서 체결부재(14)를 체결하여 파워모듈(2)를 냉각본체(1)에 고정하게 되면 수냉식 인버터모듈의 조립과정이 완료된다.Thereafter, each component of the cooling body 1 is assembled, and the airtight member 6 is installed in the airtight member insertion groove 116 formed around the pin insertion opening 115 of the cooling body 1. In this state, the cooling fin 3 bonded to the power module 2 is positioned in the cooling water receiving space of the main case 11 and inserted into the cooling water receiving space, and the fastening member 14 is fastened to connect the power module 2 to the cooling body 1 ), the assembly process of the water-cooled inverter module is completed.

한편, 전술한 바와 같이 조립된 수냉식 인버터모듈을 자동차의 정해진 위치에 설치한 상태에서 자동차의 엔진 냉각수라인(미도시)으로부터 분기된 냉각수공급라인과 냉각수배출라인과 접속하게 되면 냉각본체(1)의 냉각수 수용공간으로 냉각수가 유입되어 유동된다. On the other hand, when the water-cooled inverter module assembled as described above is connected to the cooling water supply line and the cooling water discharge line branched from the engine cooling water line (not shown) of the vehicle in the state that the assembled water-cooled inverter module is installed at a predetermined position of the vehicle, the cooling body 1 Cooling water flows into the cooling water receiving space.

이와 같이 냉각수가 유동되면 냉각본체(1)의 냉각수 수용공간에 삽입되어 있는 냉각핀(3)과의 열교환과정이 수행되면서 파워모듈(2)의 냉각작용을 직접적으로 수행하므로 냉각효율이 향상되는 장점이 있다. When the cooling water flows in this way, the heat exchange process with the cooling fin 3 inserted in the cooling water receiving space of the cooling body 1 is performed, and the cooling effect of the power module 2 is performed directly, so that the cooling efficiency is improved. There is this.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 파워모듈(2)에 일체로 결합된 냉각핀(3)이 냉각수와 직접적으로 열교환과정을 수행하므로 종래와 같이 파워모듈이 냉각본체(1)의 외면에 면접촉되어 간접적으로 냉각되는 방식에 비해 냉각효율을 현저히 상승시킬 수 있다. 이로 인해, 전력반도체의 열저항이 줄어들어 최대 정격 전류를 극대화하여 안정적으로 사용할 수 있고, 열저항으로 인한 솔더링층의 박리 현상 등의 문제점을 미연에 방지할 수 있어서 내구성이 향상시킬 수 있는 장점이 있다.More specifically, in the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the present invention, the cooling fin 3 integrally coupled to the power module 2 performs a heat exchange process directly with the cooling water, so that the power module is cooled as in the prior art. Compared to the method of indirectly cooling by being in contact with the outer surface of the main body 1, the cooling efficiency can be significantly increased. As a result, the thermal resistance of the power semiconductor is reduced, so that the maximum rated current can be maximized and used stably, and problems such as peeling of the soldering layer due to the thermal resistance can be prevented in advance, thereby improving durability. .

또한, 본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 파워모듈(2)에 일체로 결합된 냉각핀(3)이 내부의 냉각수 수용공간으로 삽입됨에 따라 종래와 같이 파워모듈의 접촉면에 형성하여야 하는 써멀 그리스층이 불필요하여 제작성, 조립성, 및 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the present invention must be formed on the contact surface of the power module as in the prior art as the cooling fins 3 integrally coupled to the power module 2 are inserted into the cooling water receiving space. Since a thermal grease layer is not required, there is an advantage of improving fabrication, assembly, and durability.

특히, 본 발명에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 냉각핀(3)에 접합프랜지부(31)가 구비되어 초음파 용접에 의해 방열판(4)에 간편하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 핀부(32)의 구조가 방열량이 큰 부분의 외경이 크고 자유단을 향해 점차 외경이 작아지는 원추형 구조로 형성되어 효과적인 열교환과정이 수행되는 한편, 나선 구조의 열교환홈(33)이 구비됨에 따라 열교환면적을 증가시키면서도 냉각수의 압력손실을 최소화할 수 있어서 냉각수의 원활한 순환을 통해 냉각효율을 향상시킬 수 있다.In particular, the cooling structure for a water-cooled inverter module for a vehicle according to the present invention is provided with a bonding flange portion 31 on the cooling fin 3 so that it can be conveniently installed on the heat sink 4 by ultrasonic welding, and the fin portion 32 The structure is formed in a conical structure that has a large outer diameter of the part with a large amount of heat dissipation and gradually decreases toward the free end, so that an effective heat exchange process is performed, while the heat exchange area is increased while the heat exchange area is increased as the spiral heat exchange groove 33 is provided. It is possible to minimize the pressure loss of the cooling water and improve the cooling efficiency through smooth circulation of the cooling water.

이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 제1 실시예에 나타난 구성요소 또는 서로 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.Hereinafter, another embodiment according to the present invention will be described, but detailed descriptions of components similar to the components shown in the above-described first embodiment will be omitted, and components having differences will be mainly described. Further, in the following other embodiments, as long as a structure that can be adopted among the elements shown in the first embodiment or the elements shown in different embodiments may be selectively applied, detailed descriptions or drawings will be omitted.

도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조를 나타낸 분리사시도, 도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에서 보조열교환부재의 설치된 상태를 나타낸 요부 사시도이다.8 is an exploded perspective view showing a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a state in which an auxiliary heat exchange member is installed in the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the second embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the main part.

도8 및 도9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 냉각수가 유입되어 배출되는 냉각본체(1)와, 냉각본체(1)에 설치되는 파워모듈(2), 파워모듈의 일면에 형성되는 방열판(4), 방열판에 형성되는 다수의 냉각핀(3), 냉각핀(3)이 삽입, 수용되도록 냉각본체(1)에 형성되는 핀삽입개구부(115), 및 파워모듈과 냉각본체 사이에 기밀을 유지하기 위해 설치되는 기밀부재(6)를 구비하는 한편, 열교환면적의 확대를 위한 보조열교환부재(7)가 더 구성되어 있다.8 and 9, the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the second embodiment of the present invention includes a cooling body 1 through which cooling water is introduced and discharged, and a power module installed in the cooling body 1 ( 2), a heat sink 4 formed on one side of the power module, a plurality of cooling fins 3 formed on the heat sink, and a fin insertion opening 115 formed in the cooling body 1 so that the cooling fins 3 are inserted and received. ), and an airtight member 6 installed to maintain airtightness between the power module and the cooling body, while an auxiliary heat exchange member 7 for expanding the heat exchange area is further configured.

보조열교환부재(7)는 냉각핀(3)에 설치되도록 동판과 같은 열전도성 박판(71)으로 형성된 것으로, 파워모듈(2)의 냉각용량에 따라 적어도 한 개 이상이 설치될 수 있다. The auxiliary heat exchange member 7 is formed of a heat conductive thin plate 71 such as a copper plate so as to be installed on the cooling fin 3, and at least one or more may be installed depending on the cooling capacity of the power module 2.

바람직하게 보조열교환부재(7)는 열전도성 박판(71)에 냉각핀(3)이 삽입되도록 복수의 핀삽입공(72)이 천공된 구조로 되어 있다. Preferably, the auxiliary heat exchange member 7 has a structure in which a plurality of pin insertion holes 72 are perforated so that the cooling fins 3 are inserted into the thermally conductive thin plate 71.

도10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 적용되는 보조열교환부재의 다른 형태를 나타낸 사시도이다.10 is a perspective view showing another form of an auxiliary heat exchange member applied to the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module according to the second embodiment of the present invention.

도10을 참조하면, 보조열교환부재(7)는 냉각핀(3)이 삽입되도록 열전도성 박판(71)에 천공되는 복수의 핀삽입공(72), 이 핀삽입공(72)에 접하여 연장되게 돌출되는 고정돌부(73)가 구비되어 있다. Referring to Figure 10, the auxiliary heat exchange member 7 is a plurality of pin insertion holes 72 perforated in the thermally conductive thin plate 71 so that the cooling fins 3 are inserted, and extend in contact with the pin insertion holes 72. A protruding fixing protrusion 73 is provided.

고정돌부(73)는 억지끼움 방식으로 조립하더라도 냉각핀(3)과의 견고한 고정상태를 유지할 수 있도록 삽입방향인 위쪽의 내경이 작고 아랫쪽의 내경이 크게 형성된 상협하광 구조의 끼움공(73a)을 갖는 구조로 구성되어 있다. The fixing protrusion 73 has a fitting hole 73a of the upper narrow light structure formed with a small inner diameter at the upper side of the insertion direction and a larger inner diameter at the lower side so as to maintain a solid fixed state with the cooling fins 3 even if assembled by force fitting method. It is composed of a structure.

아울러, 고정돌부(73)는 보다 견고한 고정을 위해 표면에 요철부(미도시)가 형성될 수도 있다. 이 요철부는 냉각핀(3)의 삽입시 변형되면서 냉각핀을 압박, 고정하는 역활을 수행하게 된다.In addition, the fixing protrusion 73 may have an uneven portion (not shown) formed on the surface for a more robust fixation. This uneven portion is deformed when the cooling fin 3 is inserted and performs a role of pressing and fixing the cooling fin.

한편, 열전도성 박판(71)에는 냉각수의 이동을 위한 다수의 통공(미도시)이 형성되거나, 유체의 흐름을 유도하도록 지느러미 형태로 돌출되는 가이드돌부(미도시)가 형성될 수 있다.Meanwhile, the thermally conductive thin plate 71 may be formed with a plurality of through holes (not shown) for the movement of coolant, or a guide protrusion (not shown) protruding in the form of fins to induce the flow of fluid.

전술한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조는 보조열교환부재(7)가 추가로 구비되므로 열교환면적이 확대되어 냉각효율을 보다 향상시킬 수 있고, 파워모듈(2)의 냉각용량에 따라 맞게 적절한 수량을 설치하여 다양한 인버터모듈용 냉각구조로 호환성 있게 사용할 수 있는 장점이 있다.The cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to the second embodiment of the present invention as described above has an auxiliary heat exchange member 7 additionally, so that the heat exchange area can be expanded to further improve cooling efficiency, and the power module 2 ), it has the advantage that it can be used interchangeably with the cooling structure for various inverter modules by installing the appropriate quantity according to the cooling capacity of ).

이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.The configuration and operation of the cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module according to an embodiment of the present invention has been described above, but this is only an example, and those of ordinary skill in the art will not depart from the technical spirit of the present invention. It will be understood that it is possible to substitute and modify some of the above-described embodiments.

따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다. Therefore, it should be understood that the scope of protection of the present invention extends to the invention and its equivalents described in the claims.

1:냉각본체 11:메인케이스
115:핀삽입개구부 116:기밀부재삽입홈
12:커버케이스 13:기밀부재
14:체결부재 15:연결구
2:파워모듈 3:냉각핀
31:접합프랜지부 32:핀부
33:열교환홈 4:방열판
6:기밀부재 7;보조열교환부재
71:열전도성 박판 72:핀삽입공
73:고정돌부
1: cooling body 11: main case
115: pin insertion opening 116: airtight member insertion groove
12: cover case 13: airtight member
14: fastening member 15: connector
2: power module 3: cooling pin
31: joint flange portion 32: pin portion
33: heat exchange groove 4: heat sink
6: airtight member 7; auxiliary heat exchange member
71: thermally conductive thin plate 72: pin insertion hole
73: Fixed protrusion

Claims (8)

자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조에 있어서,
냉각수가 유입되어 배출되는 냉각본체; 상기 냉각본체에 설치되는 파워모듈; 상기 파워모듈에 형성되는 방열판; 상기 방열판에 형성되는 다수의 냉각핀; 상기 냉각핀이 삽입, 수용되도록 상기 냉각본체에 형성되는 핀삽입개구부; 및 상기 파워모듈과 상기 냉각본체 사이에 기밀을 유지하기 위해 상기 핀삽입개구부에 설치되는 기밀부재를 포함하고,
상기 방열판은 일면이 노출되도록 상기 파워모듈에 일체로 결합되는 열전도성 박판으로 형성되고,
상기 냉각핀은 초음파 용접에 의해 상기 열전도성 박판에 일체로 접합되는 접합프랜지부, 상기 접합프랜지부에 돌출되는 핀부, 및 열교환면적이 증가되도록 상기 핀부에 요입되는 열교환홈을 포함하되, 상기 접합프랜지부는 초음파 용접을 통해 접합할 수 있도록 원판 형상으로 형성되고, 상기 핀부는 상기 접합프랜지부와 접한 부분의 외경이 크고 자유단을 향해 점차 외경이 작아지는 구조로 형성되고, 상기 열교환홈은 냉각수의 유동과 가공이 용이하도록 나선 구조로 요입되고,
열교환면적의 확대를 위해 상기 다수의 냉각핀에 삽입되는 보조열교환부재를 더 포함하되, 상기 보조열교환부재는 상기 냉각핀이 삽입되도록 복수의 핀삽입공, 상기 핀삽입공에 접하여 연장되는 고정돌부를 갖는 열전도성 박판으로 구성되고, 상기 고정돌부는 상기 냉각핀과의 견고한 고정을 위해 삽입방향의 내경이 작게 형성된 끼움공이 마련되도록 돌출, 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조.
In the cooling structure for an automobile water-cooled inverter module,
A cooling body through which cooling water is introduced and discharged; A power module installed in the cooling body; A heat sink formed on the power module; A plurality of cooling fins formed on the heat sink; A fin insertion opening formed in the cooling body so that the cooling fins are inserted and received; And an airtight member installed in the pin insertion opening to maintain airtightness between the power module and the cooling body,
The heat sink is formed of a thermally conductive thin plate integrally coupled to the power module so that one surface is exposed,
The cooling fin includes a joint flange portion integrally joined to the thermally conductive thin plate by ultrasonic welding, a fin portion protruding from the joint flange portion, and a heat exchange groove recessed into the fin portion to increase a heat exchange area, wherein the joint flange The portion is formed in a disk shape so that it can be joined through ultrasonic welding, and the fin portion is formed in a structure in which the outer diameter of the portion in contact with the joint flange portion is large and the outer diameter gradually decreases toward the free end, and the heat exchange groove is a flow of cooling water. It is concave in a helical structure for easy processing and
Further comprising an auxiliary heat exchange member inserted into the plurality of cooling fins to expand the heat exchange area, wherein the auxiliary heat exchange member includes a plurality of pin insertion holes so that the cooling fins are inserted, and a fixing protrusion extending in contact with the pin insertion hole. A cooling structure for an automobile water-cooled inverter module, comprising: a thermally conductive thin plate having, wherein the fixing protrusion protrudes so as to provide a fitting hole having a small inner diameter in the insertion direction for firm fixing with the cooling fin.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 핀삽입개구부는 둘레를 따라 기밀부재삽입홈이 요입되고,
상기 기밀부재는 상기 기밀부재삽입홈에 삽입되는 오-링(O-ring)으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 수냉식 인버터모듈용 냉각구조.
The method of claim 1,
The pin insertion opening has a concave airtight member insertion groove along the circumference,
The airtight member is a cooling structure for a vehicle water-cooled inverter module, characterized in that formed of an O-ring inserted into the airtight member insertion groove.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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