KR102184051B1

KR102184051B1 - 납땜한 전자 출력 구성부품을 구비한 장착 어셈블리 및 모터 하우징을 구비한 상기 장착 어셈블리의 조립

Info

Publication number: KR102184051B1
Application number: KR1020190033506A
Authority: KR
Inventors: 베른트 건터만; 베르나데트 괴벨스; 슈테판 워커
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-11-30
Also published as: DE102018110361A1; JP6826630B2; KR20190125930A; BR102019008444A2; US20190331132A1; CN110406349B; JP2019194075A; CN110406349A; US11098733B2

Abstract

본 발명은 에어컨의 전기 압축기의 인버터를 위한 납땜한 전자 출력 구성부품을 구비한 장착 어셈블리(1; 101)에 관한 것으로서, 상기 장착 어셈블리는 바닥(5; 105)과 함께 하나의 지지 프레임 구조물(2; 102)을 포함하며, 상기 바닥은 지지 프레임 구조물(2; 102)의 상부면과 하부면을 형성하고, 모터 하우징에 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)을 고정하기 위해서 상부면에서 하부면까지 고정 부품을 위한 다수의 통로를 갖고, 이 경우 바닥(5; 105)의 하부면에는 하나 혹은 다수의 수용 공동부(21; 121)가 형성되고, 이 안으로는 납땜한 전력 모듈 또는 다수의 구분된 납땜한 전력 반도체(3; 103)가 내장되며, 그리고 이 경우 상기 수용 공동부(21; 121)의 위치에 따른 접촉을 위한 접촉영역은 전력 반도체 또는 전력 모듈의 상향 표면(3c; 103c)을 구비하여 각각의 수용 공동부(21; 121) 안에 형성되고, 한편 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 마주 놓인 하향 표면은 상기 장착 어셈블리(1; 101)의 하부 외부표면의 일부분을 형성하며, 그리고 이 경우 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)은 수용 공동부(21; 121)의 상부에 유연한 영역(23; 123)을 갖고, 상기 영역은 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 두께의 방향으로 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)의 다른 영역을 상대로 굴절할 수 있다. 더 나아가 본 발명은 전기 압축기의 모터 하우징(15; 115)을 구비한 상기 장착 어셈블리의 조립에 관한 것이다.

Description

납땜한 전자 출력 구성부품을 구비한 장착 어셈블리 및 모터 하우징을 구비한 상기 장착 어셈블리의 조립{MOUNTING ASSEMBLY WITH LEADED ELECTRONIC POWER COMPONENTS AND THEIR ASSEMBLY WITH A MOTOR HOUSING}

본 발명은 납땜한 전자 출력 구성부품(leaded electronic power component)을 구비한 장착 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 에어컨의 전기 압축기의 인버터를 위한 것이다.

더 나아가 본 발명은 모터 하우징을 구비한 상기 장착 어셈블리의 조립에 관한 것이다.

브러시가 없는 전동기를 사용하는 자동차 에어컨 시스템의 전기 압축기는 회로망에서 출력된 DC 전력을 필요한 다상 AC 전력으로 변환하는 인버터 전자장치를 필요하게 된다. 이것은 다중 하프 브리지 배치형태를 사용하여 이루어지며, 이는 구분된 납땜한 전력 반도체(IGBT 또는 MOSFET) 또는 일체형 납땜한 전력 모듈을 통해서 형성된다. 전력 모듈은 적어도 접점을 포함하는 기판상의 2개의 반도체 칩을 포함한다. 다상 전류는, 전동기의 다상 권선 단자에 대하여 또는 전기 격벽 콘센트의 핀에 대한 전동기 인버터의 출력단계의 연결을 필요로 한다. 이 연결은 종종 버스 바를 통해서 이루어진다. 추가해서 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 혹은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)의 내부에서와 같은 전력 반도체 내부에서 생성되어 방출된 열은 효과적으로 이끌어내야만 한다. 바람직하게는 모터 하우징의 내부 볼륨에서 순환되는 차가운 흡입 가스를 통해서 모터 하우징에서 적합한 냉각표면 위로 방열이 이루어지는 것이다. 이것은 적합한 접촉 압력을 필요하게 되는데, 이런 접촉 압력과 함께 각자의 전력 반도체는 각각의 전력 반도체의 개별 두께를 고려하면서 냉각표면을 상대로 압력을 받는다. 마지막으로 인버터는 압축기의 본체에 가볍게 접해서 조립될 수 있도록 형성하고, 바람직하게는 단순한 모듈의 인버터 형태로 한다.

종래 기술로부터는 다음과 같은 배열이 알려져 있는데, 이런 배열에 의해서 전력 반도체 및 인버터의 버스 바가 통상적으로 금속성 매개체 위에 조립되어 있다. 전력 반도체 및 버스 바는 적절한 조치를 통해 매개체를 상대로 분리되어 있어야만 한다. 상기 매개체 자체는 모터 하우징에 조립되어 있어야만 한다. 종래의 방식에서 전력 반도체는 매개체를 상대로 양호한 열전도 박지를 통해서 절연된다. 버스 바들은 금속 매개체에 조립된 별도의 버스 바 하우징에서 안내된다. 조립된 전력 반도체와 버스 바 또는 버스 바 하우징과 함께 매개체는 그 사이에 자리 잡은 밀봉재(패킹) 및 양호한 열전도 중간층을 이용해서 나사로 고정시킨다.

본 발명의 과제는 각자의 전력 반도체 또는 전력 모듈이 특히 자체의 두께와 관계없이 적절한 접촉력과 함께 모터 하우징 위의 냉각 표면에 직접 가압하는 방식으로 출력 전자부품을 배치하고 지탱하는 것이다.

또한, 이러한 배치는 압축기의 본체에 용이하게 조립될 수 있도록 해야 하고, 단순한 모듈 인버터의 형태가 이상적이다.

본 발명의 과제의 해결책은 독립항의 특징에 따른 납땜한 전자 출력 구성부품을 포함하는 장착 어셈블리 안에 있다. 개선예들은 종속항에 명시되어 있다. 이러한 장착 어셈블리는 특히 에어컨의 전기 압축기의 인버터에 적합하다. 상기 장착 어셈블리는 다음과 같은 바닥과 함께 하나의 지지 프레임 구조물을 포함하는데, 즉 상기 바닥은 지지 프레임 구조물의 상부와 하부를 형성하고, 모터 하우징에 상기 지지 프레임 구조물을 고정하기 위해서 상부에서 하부까지 고정 부품을 위한 다수의 통로가 있다. 바닥의 하부에는 하나 혹은 다수의 수용 공동부가 형성되는데, 이 안으로는 납땜한 전력 모듈 또는 다수의 구분된 납땜한 전력 반도체가 내장된다. 여기에서 전력 반도체 또는 전력 모듈의 마주 놓인 하향 표면이 상기 장착 어셈블리의 하부 외부표면의 일부분을 형성하는 동안에, 상기 수용 공동부와 전력 반도체 또는 전력 모듈의 상향 표면과의 국부적인 접촉을 위해 각각의 수용 공동부에 접촉영역이 형성된다. 상기 지지 프레임 구조물의 수용 공동부의 접촉 영역과 전력 반도체 또는 전력 모듈의 상향 표면 사이에 선 접촉 또는 점 접촉이 바람직하다. 본 발명에 따른 상기 지지 프레임 구조물은 수용 공동부의 상부에 유연한 영역을 제시하는데, 상기 영역은 전력 반도체 또는 전력 모듈의 두께의 방향으로 상기 지지 프레임 구조물의 다른 영역을 상대로 굴절할 수 있다.

따라서 납땜한 전자 출력 구성부품과 함께 장착 어셈블리는 다수의 구분된 전력 반도체 또는 개개의 통합된 납땜한 전력 모듈 및 하나의 지지 프레임 구조물을 포함한다. 이 지지 프레임구조의 내부에는 다수의 구분된 전력 반도체 또는 개개의 통합된 납땜한 전력 모듈이 배치되고, 전동 압축기의 모터 하우징에 고정될 수 있다. 고정 수단은 나사가 바람직하다.

경우에 따라 납땜한 전자 출력 구성부품과 함께 장착 어셈블리는 또한 상기 지지 프레임 구조물 내에 배치되는 다수의 버스 바를 포함한다. 버스 바를 사용되지 않은 경우에는, 예를 들어 압축기에서 전기 격벽 콘센트의 핀들이 전자 회로 기판에 직접 접촉할 수 있으며, 상기 어셈블리는 단독으로 전력 반도체와 지지 프레임 구조물로 구성할 수 있다. 상기 지지 프레임 구조물은 인버터의 전자 회로 기판 아래에 배치할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지지 프레임 구조물의 바닥은 개구부를 제시하며, 납땜한 전력 반도체 또는 납땜한 전력 모듈의 연결 핀들은 개구부들을 통해서 안내되고, 상기 지지 프레임 구조물 안에 위치한 인버터의 전자 회로 기판을 통과하여, 인버터 전자 회로 기판에 납땜될 수 있을 정도로 상기 지지 프레임 구조물을 통해서 연장된다.

지지 프레임 구조물은 각각의 전력 반도체 또는 전력 모듈을 위한 수용 공동부뿐만 아니라 경우에 따라서는 하나 또는 다수의 버스 바를 위한 홈을 제공한다. 버스 바는 그에 할당된 홈 내에 가압될 수 있고, 각각 상기 홈을 관통하는 그리고 상응하는 버스 바에 대해 좁은 피팅부를 제공하는 리브를 통해서 배치 및 지지될 수 있다. 바람직하게는 지지 프레임 구조물은 바닥의 하측에 버스 바에 적응된 홈을 가지며, 이때 상기 홈 내에 상기 버스 바가 밀착 고정된다. 이미 언급한 바와 같이, 구분된 전력 반도체 또는 전력 모듈은 지지 프레임 구조물 내에서 적합한 수용 공동부 내에 배치된다. 버스 바는 마찬가지로 납땜한 전력 반도체 또는 납땜한 전력 모듈의 연결 핀과 같이 지지 프레임 구조물의 바닥에 있는 적합한 개구부를 통해 안내될 수 있고, 인버터의 전자 회로 기판을 통과하여, 상기 인버터의 전자 회로 기판에 납땜될 수 있을 정도로 상기 지지 프레임 구조물을 통해서 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 압축기의 모터 하우징을 포함한 상기 어셈블리의 조립에 관한 것이다. 압축기의 모터 하우징에 조립된 상태에서는 상기 지지 프레임구조가 다수의 고정부품을 통해서 압축기의 모터 하우징에 고정되어 있는데, 나사로 고정하는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 지지 프레임 구조물 및 이 구조 안에서 통합된 전력 반도체 또는 전력 모듈은 냉각 표면을 상대로 압력을 받는다. 상기 지지 프레임 구조물 내부에서 전력 반도체 또는 전력 모듈을 위한 각자의 수용 공동부는 요구되는 접촉 압력으로 전력 반도체의 상부를 누르기 위해서 접촉영역을 제시한다. 상기 지지 프레임 구조물은 다음과 같이 유연한 영역을 제시하는데, 즉 구분된 전력 반도체 또는 전력 모듈의 두께의 차이에 대한 상기 지지 프레임 구조물의 적응이 상기 지지 프레임 구조물의 굴절을 통해서 이런 영역을 가능하게 한다. 나사 지점과 접촉 요소는 어떠한 기계적 일치됨이 없이 자리 잡게 된다. 그래서 구분된 전력 반도체가 투입되는 경우에 있어서, 2개의 나사 사이에 2개의 전력 반도체가 배치되는 것이 바람직하다. 이것은 모든 전력 반도체가 냉각표면을 상대로 충분한 접촉력을 갖고 있음을 보장한다. 상기 전력 반도체는 직사각형, 삼각형, 타원형 또는 원형일 수 있다. 열전도성을 향상시키기 위해서 그리고 출력 장비와 버스 바를 전기적으로 냉각표면을 상대로 분리하기 위해서는 유리한 방식으로 열전도 물질로 이루어진 중간층이 위치하게 되는데, 정확히 말해서 장착 어셈블리 아래에 열을 잘 전도하고 전기적으로 절연된 열전도 물질의 층으로서 장착 어셈블리와 모터 하우징의 냉각표면 사이에 위치하게 된다. 상기 지지 프레임 구조물은 플라스틱 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 플라스틱 소재가 출력 장비를 상대로 충분한 접촉 압력을 만들어내기에 충분치 못한 경우에는 플라스틱 소재로 재-분무하거나, 또는 침전시킨 금속 강화부가 상기 지지 프레임 구조물 내부에서 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 각자의 전력 반도체 또는 전력 모듈이 특히 자체의 두께와 관계없이 적절한 접촉력과 함께 모터 하우징 위의 냉각 표면에 직접 가압하는 방식으로 출력 전자부품을 배치하고 지탱할 수 있다.

본 발명의 실시예들의 추가적인 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련된 도면들을 참조하여 이루어지는 실시예들의 하기의 설명으로부터 드러난다. 도면부에서:
도 1a는 지지 프레임 구조물의 상부의 관점에 따른 장착 어셈블리의 사시도를 도시하고,
도 1b는 내장된 전력 반도체 및 버스 바를 갖춘 지지 프레임 구조물체의 하부에 대한 장착 어셈블리의 평면도를 도시하며,
도 1c는 전자 회로 기판을 관통하는 버스 바의 단부 및 전력 반도체의 연결 핀을 갖춘 전자 회로 기판에 대한 관점에서 전자 회로 기판과 연결된 장착 어셈블리의 내부 사시도를 도시하고,
도 1d는 모터 하우징에 조립된 장착 어셈블리를 포함한 모터 하우징의 사시도를 도시하며,
도 2는 전자회로 기판을 포함한 장착 어셈블리 및 열전도 물질로 구성된 중간층에 대한 그리고 전기 격벽 콘센트의 핀들과 냉각 표면을 포함한 모터 하우징에 대한 조립 분해도를 도시하고,
도 3은 볼트 조립상태에서 전력 반도체를 포함한 장착 어셈블리의 단면도를 도시하고,
도 4a는 육각형 지지 프레임 구조물의 상부의 관점에 따른 장착 어셈블리의 사시도를 도시하며,
도 4b는 내장된 전력 반도체를 포함한 육각형 지지 프레임 구조물의 하부에 대한 장착 어셈블리의 평면도를 도시하고,
도 4c는 전자회로 기판을 관통하는 전력 반도체의 연결 핀을 포함한 전자회로 기판에 대한 관점과 함께 전자 회로 기판과 연결된 장착 어셈블리의 사시도를 도시하며,
도 4d는 육각형 지지 프레임 구조물과 함께 모터 하우징에 조립된 장착 어셈블리를 갖는 모터 하우징의 사시도를 도시하고,
도 5는 전자회로 기판을 포함한 장착 어셈블리 및 열전도 물질로 구성된 중간층에 대한 그리고 전기 격벽 콘센트의 핀들과 냉각 표면을 포함한 모터 하우징에 대한 조립 분해도를 도시하며, 그리고
도 6은 볼트 조립상태에서 전력 반도체를 포함한 장착 어셈블리의 단면도를 도시한다.

도 1a 및 도 1b는 도식적으로 장착 어셈블리(1)의 원칙적 구성을 보여주는데, 상기 장착 어셈블리는 하나의 지지 프레임 구조물(2) 및 다수의 구분되고 납땜한 전력 반도체(3)와 버스 바(4)의 형태로 상기 지지 프레임 구조물 안에 배치된 납땜한 전자 출력 구성부품을 포함한다.

도 1a는 지지 프레임 구조물(2)의 상부의 관점에 따라서 장착 어셈블리(1)의 사시도를 도시하는데, 하나의 테두리(6)로 감싸진 바닥(5)을 제시하고 있다. 상기 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)은 다양한 개구부(7, 8)를 제시하는데, 여기에서는 개구부(7) 그룹을 통해서 전력 반도체(3)의 연결 핀(3a)이 연결되고, 다른 개구부(8) 그룹을 통해서는 버스 바 단부(4a)가 실행된다. 또한, 지지 프레임 구조물(2)은 다수의, 도 1a에 따른 4개의 고정요소들을 지탱하고 안내하기 위한 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)을 관통하는 슬리브(9)를 제시하고 있다. 도 1a에 따른 고정요소들은 나사(10)의 형태이고, 나사 머리는 각각의 슬리브(9)의 내경보다 더 커야만 하는데, 그렇게 해서 스토퍼 및/또는 접촉면으로서 나사 머리가 지지 프레임 구조물(2)의 상부에 있는 슬리브(9)의 정면 또는 이런 정면에 위치하는 와셔를 눌러줄 수 있다. 상부로부터 삽입된 고정수단인 나사(10)를 통해서 상기 지지 프레임 구조물(2)은 모터 하우징에 고정될 수 있다.

도 1b는 지지 프레임 구조물(2)에 대한 평면도 상의 장착 어셈블리(1)를 도시하는데, 상기 지지 프레임 구조물(2)은 자체의 수용 공동부에 내장되어 각기 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)에 있는 개구부(7)를 통해서 안내되는 3개의 연결 핀 (3a)을 갖는 납땜한 전력 반도체(3)를 포함하고, 동시에 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)에 있는 개구부(8)를 통해서 안내되는 버스 바 단부(4a)와 함께 버스 바(4)를 포함한다. 도 1b는 또한 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)을 관통하는 나사 (10)의 나사 단부를 도시한다.

도 1c는 인버터-전자회로 기판(11)과 함께 연결된 장착 어셈블리(1)를 상기 전자회로 기판(11)의 상부에서 바라본 사시도를 도시한다. 여기에서 버스 바 단부(4a) 및 납땜한 전력 반도체의 연결 핀(3a)은 전자회로 기판(11)을 관통한다. 그 밖에도 버스 바 단부(4a) 및 납땜한 전력 반도체의 연결 핀(3a)은 우선적으로 지지 프레임 구조물(2)의 바닥에 있는 각각의 적절한 개구부를 통해서 안내되고, 지지 프레임 구조물(2) 상에 놓인 전자회로 기판(11)을 통과한 개구부(12, 13)를 통과하여, 전자회로 기판(11)에 납땜될 수 있을 정도로 지지 프레임 구조물(2)을 통해서 연장된다. 그러나 이와는 반대로 전자회로 기판(11)에 있는 개구부(14)의 다른 그룹은 전술한 슬리브(9)에 의해서 관통하는데, 상기 슬리브는 고정 장치로써, 즉 나사(10)의 안내와 지탱을 위한 것이다. 여기에서 나사(10)의 나사 머리는 각기 해당하는 개구부(14) 보다 작으며, 나사 머리는 스토퍼 및/또는 접촉면으로서 각각의 슬리브(9)의 상부 정면에 가압하지만, 상기 전자 회로 기판(11)에 가압하지는 않는다.

도 1d는 모터 하우징(15)에 조립된 장착 어셈블리(1)를 포함한 모터 하우징(15)의 사시도를 도시한다. 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)에 있는 다양한 개구부(7, 8)를 통해서 전력 반도체(3)의 연결 핀(3a) 및 버스 바 단부(4a)가 실행된다. 슬리브(9)를 통해서 장착 어셈블리(1)를 모터 하우징에 고정하기 위한 고정수단으로서 나사(10)가 삽입되는데, 여기에서 나사 머리가 스토퍼 및/또는 접촉면으로서 지지 프레임 구조물(2)의 상부에 있는 슬리브(9)의 정면을 누르게 된다.

도 2는 장착 어셈블리 및 열전도 물질로 구성된 중간층에 대한 그리고 모터 하우징에 대한 조립 분해도를 도시한다. 장착 어셈블리(1)는 지지 프레임 구조물(2)을 포함하는데, 상기 지지 프레임 구조물(2)의 아래 부분(미도시)에서 전력 반도체는 수용 공동부에 내장되며 버스 바는 알맞게 내장되고, 상부에는 전력 반도체의 연결 핀(3a)과 버스 바 단부(4a)가 관통하는 전자회로 기판(11)을 받아들인다. 모터 하우징(15)은 지지 프레임 구조물(2)의 조립을 위한 범위 안에서 냉매에 의해 가로지르는 냉각 표면(17) 및 도 2에 따라서 3개의 열로 배치되고 상기 냉각 표면(17)에 대하여 수직 방향인 전기 격벽 콘센트의 핀(18)을 제시하고 있다. 여기에서 장착 어셈블리(1)는 나사(10)에 의해서 모터 하우징(15)에 고정되는데, 이 경우에 지지 프레임 구조물(2)은 하단에서 납땜한 전력 반도체와 버스 바를 공동부 안에 내장하고, 냉각 표면(17)과 전기 격벽 콘센트의 핀(18)이 들어있는 모터 하우징(15)의 영역을 상대로 압력을 받는다. 열전도를 개선하고 납땜한 전력 반도체와 버스 바를 냉각표면에 대하여 전기적으로 절연시키기 위해서, 열 차단된 열전도 물질의 중간층(16)이 장착 어셈블리(1) 아래에 배치되는데, 이렇게 해서 모터 하우징(15)의 냉각 표면(17)과 전력 반도체(3) 사이의 열전도 물질이 있게 된다. 동시에 상기 중간층(16)은 나사(10)를 위한 다수의 구멍(19)과 전기 격벽 콘센트의 3개 핀(18) 모두를 위한 더 큰 구멍(20)을 제시하고 있다.

도 3은 나사 결합된 상태에서 납땜한 전력 반도체(3)를 포함한 장착 어셈블리(1)의 단면도를 도시한다. 상기 지지 프레임 구조물(2)은 인버터의 전자회로 기판(11) 아래에 위치한다. 지지 프레임 구조물(2)은 각각의 전력 반도체(3)를 위한 수용 공동부(21)를 하부면에 제시하고 있는데, 이런 수용 공동부(21)는 각각 아래로 개방되어있다. 전력 반도체(3)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 도시된 예에서 상기 수용 공동부(21) 안에 위치하고 이와 함께 상기 지지 프레임 구조물(2) 내부에 위치하게 되는데, 이로 인해서 전력 반도체(3)의 아래로 향한 표면(3b)은 지지 프레임 구조물(2)에 의한 수용 공동부(21)의 개구부의 위치에 의거해서 개방되어 있다. 각자의 수용 공동부(21)는 전력 반도체(3)의 상부 표면(3c)에 대한 수용 공동부(21)의 국부적인 접촉을 위해서 형성된 접촉 영역(22)을 제시하고 있다. 압축기의 모터 하우징 내부에는 도 3에서 모터 하우징 없이 도식적으로 묘사된 조립된 상태에서 지지 프레임 구조물(2)이 전자회로 기판에서부터 하부 면까지 관통된 슬리브(9) 안으로 삽입된 다수의 나사(10)를 통해서 마찬가지로 도시되지 않은 모터 하우징의 냉각 표면을 상대로 압력을 받는다. 여기에서 나사 머리(10a)는 슬리브(9)의 상부 정면에 대해 스토퍼 및/또는 접촉면으로서 압력을 가하게 된다. 지지 프레임 구조물(2)은 스스로 수용 공동부의 상부 영역에서 유연성을 제시하는데, 그렇게 해서 전력 반도체(3)의 두께에 있어서 편차에 대한 지지 프레임 구조물(2)의 적응이 지지 프레임 구조물(2)의 유연한 영역(23)의 휘어짐을 통해서 가능할 수 있다. 나사로 결합된 상태에서 지지 프레임 구조물(2)의 유연한 영역(23)의 휘어짐은 도 3에서 도식적으로 묘사되어있다. 나사(10) 및 접촉 영역(22)은 기계적인 정학적 불일치가 일어나지 않도록 배치된다. 따라서 각각 정확히 2개의 전력 반도체(3)가 2개의 나사(10) 사이에 일렬로 배치된다. 더 이상의 전력 반도체(3)는 2개의 나사(10) 사이에 일렬로 배열되지 않는다는 사실은, 모든 전력 반도체(3)가 지지 프레임 구조물(2)에 의해서 개방된 하부 표면(3b)과의 적절한 접촉력을 갖고서 압축기의 모터 하우징을 내리누르는 것을 가능하게 한다. 각각의 수용 공동부(21)의 접촉 영역(22)은 전력 반도체(3)와 내측 지지 프레임 구조물(2) 사이의 선 접촉이 되도록 형성되는데, 여기서 접촉 라인은 상기 지지 프레임 구조물의 유연한 영역(23)의 휘어짐의 방향에 대해서 수직이다.

도 4a는, 예를 들어 전기 격벽 콘센트의 핀이 직접 전자회로 기판으로 직접 접촉되는 압축기에서 버스 바를 사용하지 않는 경우에 관한 실시예로서 장착 어셈블리(101)를 도시하고 있다. 이와 함께 장착 어셈블리(101)는 단지 납땜한 전력 반도체(103)와 지지 프레임 구조물(102)로만 구성되어 있다. 도 4a는 육각형으로 형성된 테두리(106)를 갖는 상기 지지 프레임 구조물(102)의 상단에서 바라본 사시도를 도시한다. 지지 프레임 구조물(102)의 바닥(105)은 지지 프레임 구조물(102)의 바닥(105)의 중심 영역으로부터 테두리(106) 근처의 영역까지 진행되고 선형으로 배치된 6개 개구부(107)의 3개 열을 제시하고 있다. 여기에서 3개 열은 상이한 방향으로 진행하는데, 2개의 인접한 열 사이의 바람직한 각도는 각각 120°이다. 상기 개구부(107)를 통해서 전력 반도체의 연결 핀의 상기 격벽 콘센트를 위해서 마련된다. 또한, 지지 프레임 구조물(102)은 도 4A에 의거해서 육각형 테두리(106)의 매번 두 번째 모서리의 영역마다 1개의 나사를 삽입하는 하나의 개구를 제시하고 있는데, 이를 통해서 상기 개구와 나사(110)를 위한 삼각형 배열이 이루어진다.

도 4b는 총 6개의 내장된 전력 반도체(103)를 쌍으로, 즉 2개씩 3쌍으로 배치된 육각형의 지지 프레임 구조물(102)의 하부의 평면도에서 장착 어셈블리(101)를 도시한다. 도 4b는 또한 지지 프레임 구조물체(102)의 바닥(105)을 관통하는 나사(110)의 나사 단부를 도시한다. 각각의 전력 반도체(103)는 지지 프레임 구조물(102)의 바닥(105)의 개구부(107)를 통해서 안내되는 각각의 3개 연결 핀(3a)을 제시하고 있다. 전력 반도체(103)의 쌍으로 된 배열을 통해서, 인접한 전력 반도체(103)의 총 6개 연결 핀(103a)은 다음과 같이, 즉 위에서 언급한 개구부(107)의 선형 배열 중에서 하나에 부합하는 6개의 개구부(107)를 통해서 안내될 수 있도록 일렬로 배치된다. 도 4b는 또한 지지 프레임 구조물체(102)의 바닥(105)을 관통하는 나사(110)의 나사 단부를 도시한다.

도 4c는 전자회로 기판(111)을 관통하는 전력 반도체의 연결 핀(103a)과 함께 상기 전자회로 기판(111)에 대한 관점에서 전자회로 기판(111)과 연결된 장착 어셈블리(101)를 도시한다. 그 밖에도 전력 반도체의 연결 핀(103a)은 우선적으로 지지 프레임 구조물(102)의 바닥에서 각각의 적합한 개구부를 통해서 안내되고, 지지 프레임 구조물(102)에 놓이는 전자회로 기판(111)에 의한 개구부(112)를 통해서 실행될 수 있고 전자회로 기판(111)에 납땜될 수 있을 정도로 지지 프레임 구조물(102)을 통해서 연장된다.

도 4d는 육각형 지지 프레임 구조물(102)을 갖추고 나사를 통해서 모터 하우징에 조립된 장착 어셈블리(101)를 포함한 모터 하우징(115)의 사시도를 도시한다. 지지 프레임 구조물(102)의 바닥에서 위에서 언급한 개구부의 많은 그룹을 통해서 전력 반도체의 연결 핀은 실행된다. 게다가 조립에 있어서 모터 하우징 (115)에서 전기 격벽 콘센트의 핀(118)은 또한 지지 프레임 구조물(102)의 바닥에 있는 상응하는 개구부를 통해서 관통하게 되고, 식별 가능하게 돌출된다.

도 5는 장착 어셈블리(101) 및 열전도 물질로 구성된 중간층(116)에 대한 그리고 전기 격벽 콘센트의 핀(118)들과 냉각 표면(117)을 포함한 모터 하우징(115)에 대한 조립의 분해도를 도시한다. 장착 어셈블리(101)는 지지 프레임 구조물(102)을 포함하는데, 상기 지지 프레임 구조물(102)의 하부면(미도시)에서 전력 반도체는 수용 공동부 안에 내장된다. 모터 하우징(115)은 지지 프레임 구조물(102)의 조립을 위한 범위에서 냉매에 의해 가로지르는 냉각 표면(117) 및 상기 냉각 표면(117)에 대하여 수직 방향인 전기 격벽 콘센트의 핀(118)을 제시하고 있다. 도 2에 따른 실시예의 비교에 있어서 전기 격벽 콘센트의 3개 핀(118)은 강력하게 서로 간에 이격을 보이며, 또한 기본적으로 삼각형의 배열을 갖고 있다. 지지 프레임 구조물(102)의 바닥(105)은 부응하는 관통 개구부를 제시하는데, 그렇게 해서 전기 격벽 콘센트의 3개의 핀(118)들이 또한 지지 프레임 구조물(102)을 관통한다. 장착 어셈블리(101)는 나사(110)에 의해서 모터 하우징(115)에 고정되는데, 이 경우에 지지 프레임 구조물(102)은 전력 반도체를 공동부 안에 내장한 자신의 하단과 함께, 냉각 표면(117)과 전기 격벽 콘센트의 핀(118)이 들어있는 모터 하우징(115)의 영역을 상대로 압력을 받는다. 열전도를 개선하고 납땜한 전력 반도체와 버스 바를 냉각 표면에 대하여 전기적으로 절연하도록, 열 차단된 열전도 물질의 중간층(116)이 장착 어셈블리(101) 아래에 배치되는데, 이렇게 해서 모터 하우징(15)의 냉각 표면(117)과 전력 반도체(103) 사이의 열전도 물질이 있게 된다. 동시에 상기 중간층(116)은 전기 격벽 콘센트의 3개 핀(18) 모두를 위한 삼각형으로 배치된 구멍(120)을 제시하고 있다.

도 6은 나사 결합된 상태에서 전력 반도체(103)를 포함한 장착 어셈블리(101)의 단면도를 도시한다. 상기 지지 프레임 구조물(102)은 인버터의 전자회로 기판(111) 아래에 위치한다. 지지 프레임 구조물(102)은 각각의 전력 반도체(103)를 위한 수용 공동부(121)를 아래 부분에 제시하고 있는데, 이런 수용 공동부(121)는 각각 아래로 개방되어 있다. 전력 반도체(103)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)의 도시된 사례에서 상기 수용 공동부(121) 안에 위치하고 이와 함께 상기 지지 프레임 구조물(102) 내부에 위치하게 되는데, 이로 인해서 전력 반도체(103)의 아래로 향한 표면(103b)은 지지 프레임 구조물(102)에 의한 수용 공동부(121)의 개구부의 위치로 인해서 개방되어 있다. 각각의 수용 공동부(121)는 전력 반도체(103)의 상부 표면(103c)에 대한 수용 공동부(121)의 국부적인 접촉을 위해서 형성된 접촉 요소(122)를 제시하고 있다. 압축기의 모터 하우징 내부에는 도 6에서 모터 하우징 없이 도식적으로 묘사된 조립된 상태에서 지지 프레임 구조물(102)은 다수의 나사(110)를 통해서 마찬가지로 도시하지 않은 모터 하우징의 냉각 표면을 상대로 압력을 받는다. 상기 지지 프레임 구조물(102)은 스스로 수용 공동부의 상부 영역에서 유연한 요소(123)를 제시하는데, 그렇게 해서 전력 반도체(103)의 두께에서의 편차에 대한 지지 프레임 구조물(102)의 적응이 지지 프레임 구조물(102)의 유연한 영역(123)의 휘어짐을 통해서 가능할 수 있다. 나사로 결합된 상태에서 지지 프레임 구조물(102)의 유연한 영역(123)의 휘어짐은 도 6에서 도식적으로 묘사되어있다. 나사(110) 및 접촉 요소(122)는 기계적인 정학적 불일치가 일어나지 않도록 배치된다. 따라서 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 각각 정확히 2개의 전력 반도체(103)가 2개의 나사(110) 사이에 일렬로 배치된다. 이것을 통해서 모든 전력 반도체(103)가 지지 프레임 구조물(102)에 의해서 개방된 하부 표면(103b)과의 적절한 접촉력을 갖고서 압축기의 모터 하우징을 내리누르는 것이 가능하게 된다.

1: 납땜한 전자 출력 구성부품을 구비한 장착 어셈블리
2: 지지 프레임 구조물
3: 전력 반도체
3a: 연결 핀
3b: 전력 반도체의 하향면
3c: 전력 반도체의 상향면
4: 버스 바
4a: 버스 바 단부
5: 지지 프레임 구조물의 바닥
6: 지지 프레임 구조물의 테두리
7: 전력 반도체의 연결 핀을 위한 개구부
8: 버스 바 단부를 위한 개구부
9: 슬리브
10: 나사
10a: 나사 머리
11: 전자회로 기판
12: 전자회로 기판의 연결 핀을 위한 개구부
13: 전자회로 기판의 버스 바 단부를 위한 개구부
14: 전자회로 기판의 슬리브와 나사를 위한 개구부
15: 모터 하우징
16: 열전도 물질로 이루어진 중간층
17: 냉각표면
18: 전기 격벽 콘센트의 핀
19: 나사를 위한 중간층의 구멍
20: 전기 격벽 콘센트의 핀을 위한 중간층의 구멍
21: 전력 반도체를 위한 수용 공동부
22: 접촉 영역
23: 내부 지지 프레임 구조물의 휘어짐
101: 납땜한 전자 출력 구성부품을 갖춘 장착 어셈블리
102: 지지 프레임 구조물
103: 전력 반도체
103a: 연결 핀
103b: 전력 반도체의 하향면
103c: 전력 반도체의 상향면
105: 지지 프레임 구조물의 바닥
106: 지지 프레임 구조물의 테두리
107: 전력 반도체의 연결 핀을 위한 개구부
110: 나사
111: 전자회로 기판
112: 전자회로 기판에 있는 전력 반도체의 연결 핀을 위한 개구부
115: 모터 하우징
116: 열전도 물질로 이루어진 중간층
117: 냉각표면
118: 전기 격벽 콘센트의 핀
119: 나사를 위한 중간층의 구멍
120: 전기 격벽 콘센트의 핀을 위한 중간층의 구멍
121: 전력 반도체를 위한 수용 공동부
122: 접촉 요소
123: 내부 지지 프레임 구조물의 유연한 요소

Claims

에어컨의 전기 압축기의 인버터를 위한 납땜한 전자 출력 구성부품(leaded electronic power component)을 구비한 장착 어셈블리(1; 101)로서,
상기 장착 어셈블리는 바닥(5; 105)과 함께 하나의 지지 프레임 구조물(2; 102)을 포함하며, 상기 바닥은 지지 프레임 구조물(2; 102)의 상부면과 하부면을 형성하고, 모터 하우징에 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)을 고정하기 위해서 상부면에서 하부면까지 고정 부품을 위한 다수의 통로를 가지며, 이 경우 바닥(5; 105)의 하부면에는 하나 혹은 다수의 수용 공동부(21; 121)가 형성되고, 이 안으로는 납땜한 전력 모듈 또는 다수의 구분된 납땜한 전력 반도체(3; 103)가 내장되며, 상기 수용 공동부(21; 121)와 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 상향 표면(3c; 103c)과의 국부적인 접촉을 위해 각각의 수용 공동부(21; 121)에 접촉영역(22; 122)이 형성되고, 한편 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 마주 놓인 하향 표면은 상기 장착 어셈블리(1; 101)의 하부 외부표면의 일부분을 형성하며, 그리고 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)은 수용 공동부(21; 121)의 상부에 유연한 영역(23; 123)을 갖고, 상기 영역은 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 두께의 방향으로 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)의 다른 영역을 상대로 굴절할 수 있는, 장착 어셈블리(1; 101).
제1항에 있어서,
상기 지지 프레임 구조물(2) 내에 배치되는 다수의 버스 바를 추가로 포함하는, 장착 어셈블리(1).
제2항에 있어서,
상기 지지 프레임 구조물(2)이 상기 바닥(5)의 하측에서 상기 버스 바(4)에 적응된 홈을 갖고, 상기 홈 내에 상기 버스 바(4)가 밀착 고정되는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1).
제1항에 있어서,
상기 지지 프레임 구조물의 바닥이 개구부(7; 107)를 가지며, 납땜한 전력 반도체(3; 103) 또는 납땜한 전력 모듈의 연결 핀(3a; 103a)들은 상기 개구부를 통해서 안내되고, 상기 지지 프레임 구조물 안에 위치한 인버터의 전자 회로 기판(11; 111)을 통과하여, 인버터의 전자 회로 기판(11; 111)에 납땜될 수 있을 정도로 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)을 통해서 연장되는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1; 101).
제2항에 있어서,
버스 바 단부(4a)가 지지 프레임 구조물(2)의 바닥(5)에 있는 각각의 적절한 개구부(8)를 통해서 안내되고, 지지 프레임 구조물(2) 상에 놓인 전자회로 기판(11)을 통과하여, 전자회로 기판(11)에 납땜될 수 있을 정도로 지지 프레임 구조물(2)을 통해서 연장되는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1).
제1항에 있어서,
상기 지지 프레임 구조물의 수용 공동부(21; 121)의 접촉 영역(22; 122)과 전력 반도체(3; 103) 또는 전력 모듈의 상향 표면(3c; 103c) 사이에 선 접촉 또는 점 접촉이 있는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1; 101).
제1항에 있어서,
상기 지지 프레임 구조물(2; 102)이 플라스틱 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1; 101).
제1항에 있어서,
플라스틱 소재로 재-분무하거나, 또는 침전시킨 금속 강화부가 상기 지지 프레임 구조물(2; 102) 내부에서 사용되는 것을 특징으로 하는, 장착 어셈블리(1; 101).
압축기의 모터 하우징(15; 115)과 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 장착 어셈블리(1; 101)의 조립체로서,
이 경우 상기 지지 프레임 구조물(2; 102)이 다수의 나사(10; 110)를 통해서 압축기의 모터 하우징에 고정되고, 상기 지지 프레임 구조물(2; 102) 안에 배치된 전력 반도체 또는 전력 모듈은 상기 모터 하우징(15; 115)의 냉각 표면(17; 117)을 상대로 압력을 받는 것을 특징으로 하는 조립체.
제9항에 있어서,
열전도 물질로 이루어진 중간층(16; 116)이 장착 어셈블리(1; 101) 아래에서 장착 어셈블리(1; 101)와 모터 하우징(15; 115)의 냉각표면(17; 117) 사이에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 조립체.
제9항에 있어서,
구분된 전력 반도체(3; 103)가 투입되는 경우, 2개의 나사(10; 110) 사이에 2개의 전력 반도체(3; 103)가 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체.