KR102579858B1

KR102579858B1 - 차량용 고용량 컨버터

Info

Publication number: KR102579858B1
Application number: KR1020180037043A
Authority: KR
Inventors: 이우영; 정상찬; 윤주만; 김종필
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2023-09-18
Also published as: US11257617B2; CN110323041A; DE102018131196A1; KR20190114398A; US20190304658A1

Abstract

실시 예에 의하면, 인덕터를 포함하는 차량용 고용량 컨버터에 있어서, 인덕터는 적어도 하나의 코일과, 환형 평면 형상을 갖고, 적어도 하나의 코일이 권선되는 제1 영역; 및 적어도 하나의 제1 관통홀이 형성된 제2 영역을 포함하는 코어와, 코일 및 코어를 수용하며, 적어도 하나의 제1 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 냉각봉을 포함하는 케이스 및 적어도 하나의 제1 관통홀을 통해 노출된 적어도 하나의 냉각봉과 체결되어, 코어를 케이스에 고정시키는 고정 볼트를 포함할 수 있다.

Description

차량용 고용량 컨버터{High-capacity converter for vehicle}

실시 예는 차량용 고용량 컨버터에 관한 것이다.

최근 환경 오염이 대두되고, 자원 고갈의 문제가 야기됨에 따라 친환경 자동차에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 특히 자동차에 대해 강화된 배기가스의 규제를 만족시키고, 향상된 연비를 제공하기 위하여 하이브리드 자동차가 개발되어 운행되고 있다.

이러한 하이브리드 자동차뿐만 아니라, 플러그인 하이브리드 및 전기차, 연료 전지차 등 친환경차에 고전압 배터리와 관련된 많은 컨버터들이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 주행거리 및 차량 동력성능을 증가시키기 위해 친환경차들의 배터리 용량이 늘어나고, 이에 따라 컨버터들의 파워도 늘어나고 있다.

컨버터 파워가 증가함에 따라 고용량 컨버터에 포함되는 인덕터의 사이즈가 점점 증가하여, 내 진동에 대한 강건한 설계가 요구되고, 사이즈를 축소할 수 있는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

실시 예는 차량의 흔들림 등의 진동에 견딜 수 있는 우수한 고정력과 개선된 냉각 성능을 갖는 차량용 고용량 컨버터를 제공한다.

실시 예에 의하면, 인덕터를 포함하는 차량용 고용량 컨버터에 있어서, 상기 인덕터는 적어도 하나의 코일; 환형 평면 형상을 갖고, 상기 적어도 하나의 코일이 권선되는 제1 영역; 및 적어도 하나의 제1 관통홀이 형성된 제2 영역을 포함하는 코어; 상기 코일 및 상기 코어를 수용하며, 상기 적어도 하나의 제1 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 냉각봉을 포함하는 케이스; 및 상기 적어도 하나의 제1 관통홀을 통해 노출된 상기 적어도 하나의 냉각봉과 체결되어, 상기 코어를 상기 케이스에 고정시키는 고정 볼트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각봉은 상기 고정 볼트와 체결되는 적어도 하나의 제2 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 제2 관통홀은 상기 코어의 상기 제2 영역에서 상기 제1 관통홀 내에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 인덕터는 상기 적어도 하나의 제2 관통홀에서 상기 고정 볼트와 상기 냉각봉 사이에 배치된 부싱을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 코일은 제1 방향으로 서로 마주보며 상기 코어의 상기 제1 영역에 권선된 제1 및 제2 코일을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1 관통홀은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 상기 제2 영역에 형성된 제1-1 및 제1-2 관통홀을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 방향은 상기 케이스의 길이 방향에 해당하고, 상기 제2 방향은 상기 케이스의 폭 방향에 해당할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 제2 관통홀은 상기 제1-1 및 제1-2 관통홀을 통해 각각 노출된 제2-1 및 제2-2 관통홀을 포함하고, 상기 고정 볼트는 상기 제2-1 및 제2-2 관통홀에 각각 체결되는 제1 및 제2 고정 볼트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 및 제2 고정 볼트는 평면상에서 서로 대칭형으로 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 케이스는 열 전도성 물질을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 인덕터는 상기 코일이 권선된 상기 코어와 상기 케이스의 내면 사이의 공간에 채워진 몰딩부를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 몰딩부는 열 전도성을 갖는 실리콘 혹은 에폭시를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각봉의 열전도율은 상기 코어, 상기 코일 및 상기 몰딩부 각각의 열전도율보다 클 수 있다.

실시 예에 따른 차량용 고용량 컨버터는 외부에 진동에 대해 우수한 고정력을 갖고, 냉각력이 우수하며, 컴팩트하며 제조 비용이 저렴할 수 있다.

도 1은 실시 예에 의한 차량용 고용량 컨버터에 포함되는 인덕터의 부분 결합 사시도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 코어, 적어도 하나의 코일 및 케이스 각각의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 A-A’선을 따라 절개한 인덕터의 단면 사시도를 나타낸다.
도 4는 냉각봉과 고정 볼트가 체결된 실시 예에 의한 국부 단면도이다.
도 5는 비교 례에 의한 차량용 고용량 컨버터의 인덕터의 외관 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 실시 예에 의한 인덕터에서 열이 외부로 유출되는 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 예에 의한 인덕터가 배치된 하우징의 개략적인 개념도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.

실시 예에 의한 차량용 고용량 컨버터에 포함되는 인덕터(inductor)(100)는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교할 수도 있고 교차할 수도 있다.

도 1은 실시 예에 의한 차량용 고용량 컨버터에 포함되는 인덕터(100)의 부분 결합 사시도를 나타낸다.

일반적으로 차량용 고용량 컨버터는 인덕터 및 전력 반도체를 이용하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력 반도체로서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)가 있으나, 실시 예는 인덕터(100) 이외에 차량용 고용량 컨버터에 포함되는 소자의 종류에 국한되지 않는다.

도 1을 참조하면, 인덕터(100)는 코어(core)(10), 적어도 하나의 코일(coil)(20), 케이스(case)(30) 및 고정 볼트(40)를 포함할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 코어(10), 적어도 하나의 코일(20) 및 케이스(30) 각각의 사시도를 나타낸다.

도 2a를 참조하면, 코어(10)는 환형 평면 형상을 갖는다. 즉, 코어(10)는 가운데에 중공(THO)이 형성된 환형 평면 형상을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이 중공(THO)은 사각형 평면 형상을 가질 수도 있고, 도시된 바와 달리 원형 평면 형상을 가질 수도 있다. 실시 예는 중공(THO)의 특정한 평면 형상에 국한되지 않는다. 평면 상에서 중공(THO)의 크기는 코어(10)에 권선되는 코일(20)의 권선수에 비례하여 결정될 수 있다.

코어(10)는 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있다.

제1 영역은 적어도 하나의 코일(20)이 권선되는 영역에 해당한다. 도 2a를 참조하면, 제1 영역은 제1-1 부분(P11)과 제1-2 부분(P12)이 교차하는 부분과 제1-1 부분(P11)과 제1-3 부분(P13)이 교차하는 부분일 수 있다.

적어도 하나의 코일(20)은 제1 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 마주보며 코어(10)의 제1 영역에 권선된 제1 및 제2 코일(22, 24)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 방향은 케이스(30)의 길이 방향에 해당할 수 있다.

제1 및 제2 코일(22, 24) 각각이 코어(10)에 권선되는 권선수는 인덕터(100)의 구현하고자 하는 인덕턴스에 따라 결정될 수 있다.

코어(10)의 제2 영역은 평면상에서 제1 관통홀(TH1)이 형성된 영역이다. 예를 들어, 제1 관통홀(TH1)은 제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)을 포함할 수 있다.

제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)은 평면상에서 중공(THO)의 중심을 기준으로 서로 대칭형으로 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 마주보며 제2 영역에 형성될 수 있다. 제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)이 배치되는 제2 영역은 제2-1 및 제2-2 부분(P21, P22) 각각이 제2-3 부분(P23)과 교차하는 부분일 수 있다. 즉, 제1-1 관통홀(TH11)은 제2-1 부분(P21)과 제2-3 부분(P23)이 교차하는 부분에 형성되고, 제1-2 관통홀(TH12)은 제2-2 부분(P22)과 제2-3 부분(P23)이 교차하는 부분에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 방향은 케이스(30)의 폭 방향일 수 있다.

다른 실시 예에 의하면, 도 2a에 도시된 바와 달리, 제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)이 각각 배치되는 제2 영역은 제1-2 부분(P12)과 제2-1 부분(P21)이 교차하는 부분과 제1-3 부분(P13)과 제2-2 부분(P22)이 서로 교차하는 부분일 수 있다. 즉, 제1-1 관통홀(TH11)은 제1-2 부분(P12)과 제2-1 부분(P21)이 교차하는 부분에 형성되고, 제1-2 관통홀(TH12)은 제1-3 부분(P13)과 제2-2 부분(P22)이 교차하는 부분에 형성될 수 있다.

제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)이 형성된 제2 영역은 전술한 실시 예에 국한되지 않는다. 즉, 평면상에서 서로 대칭형으로 배치될 수만 있다면, 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)은 코어(10)의 다양한 위치에 형성될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2a의 경우 제1 관통홀(TH1)의 개수는 2개인 것으로 예시되어 있으나, 실시 예는 제1 관통홀(TH1)의 특정한 개수에 국한되지 않는다. 즉, 제1 관통홀(TH1)의 개수는 1개일 수도 있고, 3개 이상일 수 있다.

한편, 케이스(30)는 코일(20) 및 코어(10)를 수용하며, 제1 관통홀(TH1)에 삽입된 냉각봉을 포함할 수 있다.

도 2c를 참조하면, 케이스(30)는 몸체(32) 및 냉각봉(34, 36)을 포함할 수 있다. 냉각봉(34, 36)은 몸체(32)로부터 코어(10)를 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있으며, 몸체(32)와 일체일 수 있다.

또한, 도 2c를 참조하면, 냉각봉(34, 36)의 개수가 2개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 냉각봉(34, 36)의 특정한 개수에 국한되지 않는다. 냉각봉(34, 36)이 제1 관통홀(TH1)에 삽입되므로, 냉각봉(34, 36)의 개수는 제1 관통홀(TH1)의 개수 이하일 수 있다. 따라서, 냉각봉(34, 36)이 제1 관통홀(TH1)에 삽입될 수 있도록, 제1 관통홀(TH1)의 내경은 냉각봉(34, 36)의 외경보다 클 수 있다.

또한, 냉각봉(34, 36)은 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)을 통해 노출된 제2-1 및 제2-2 관통홀(TH2:TH21, TH22)을 포함할 수 있다.

또한, 도 2c에 예시된 바와 같이, 냉각봉(34, 36)은 원 기둥 형상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면 냉각봉(34, 36)은 육각 기둥 형상일 수도 있다.

도 3은 도 1에 도시된 A-A’선을 따라 절개한 인덕터(100)의 단면 사시도를 나타낸다.

고정 볼트(40)는 코어(10)를 케이스(30)에 고정시키는 역할을 한다. 이를 위해, 고정 볼트(40)는 냉각봉(34, 36)의 제2 관통홀(TH2:TH21, TH22)을 통해 냉각봉(34, 36)과 체결될 수 있다. 예를 들어, 고정 볼트(40)는 제2-1 및 제2-2 관통홀(TH21, TH22)을 통해 냉각봉(34, 36)과 각각 체결되는 제1 및 제2 고정 볼트(42, 44)를 포함할 수 있다. 제2 관통홀(TH2:TH21, TH22)은 코어(10)의 제2 영역에서 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12) 내에 위치할 수 있다.

또한, 제2 관통홀(TH2)의 개수는 제1 관통홀(TH1)의 개수 또는 냉각봉(34, 36)의 개수와 동일할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도면에서, 제2 관통홀(TH2)의 개수는 2개인 것으로 예시되어 있으나, 실시 예는 제2 관통홀(TH2)의 특정한 개수에 국한되지 않는다. 즉, 제2 관통홀(TH2)의 개수는 1개일 수도 있고, 3개 이상일 수 있다.

따라서, 제1-1 및 제1-2 관통홀(TH11, TH12)이 평면상에서 서로 대칭형으로 배치됨은, 중공(THO)의 중심을 기준으로 제1 및 제2 고정 볼트(42, 44)를 평면상에서 서로 대칭형으로 배치하기 위함이다.

또한, 코어(10)와 코일(20)에서 발생하는 손실로 인한 열을 냉각시키기 위해, 케이스(30)는 열 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 케이스(30)의 몸체(32)와 냉각봉(34, 36) 각각은 알루미늄(Al)으로 구현될 수 있다.

도 4는 냉각봉(34)과 고정 볼트(40)가 체결된 실시 예에 의한 국부 단면도이다.

실시 예에 의한 인덕터(100)는 부싱(60)을 더 포함할 수 있다. 부싱(60)은 고정 볼트(40)와 냉각봉(34, 36) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 부싱(60)은 고정 볼트(40)와 냉각봉(34) 사이에 배치될 수 있다. 고정 볼트(40)와 다른 냉각봉(36) 사이에도 도 4에 도시된 바와 같이, 부싱(60)이 배치될 수 있다. 코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열을 냉각봉(34, 36)과 고정 볼트(40)를 통해 외부로 배출하기 위해, 부싱(60)은 열 전도성을 갖는 재질 예를 들어, 금속으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

전술한 바와 같이, 부싱(60)이 배치됨으로써, 냉각봉(34, 36)에 고정 볼트(40)가 체결될 때, 고정 볼트(40)에 의한 냉각봉(34, 36)의 파손을 방지할 수 있다. 왜냐하면, 부싱(60)은 고정 볼트(40)가 체결될 때 냉각봉(34, 36)에 미치는 힘을 분산시킬 수 있기 때문이다. 또한, 부싱(60)이 배치됨으로써, 코어(10)는 케이스(30)에 더욱 단단히 고정될 수 있다. 경우에 따라, 부싱(60)은 생략될 수도 있다.

또한, 다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 실시 예에 의한 인덕터(100)는 몰딩부(50)를 더 포함할 수 있다. 몰딩부(50)는 코일(20)이 권선된 코어(10)와 케이스(30)의 내면 사이의 공간에 채워져서 코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열을 케이스(30)로 보다 빨리 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 몰딩부(50)는 열 전도성을 갖는 실리콘 혹은 에폭시를 포함할 수 있다.

이하, 전술한 실시 예에 의한 인덕터(100)의 제조 방법을 다음과 같이 설명한다.

먼저, 코어(10)의 제1 영역에 코일(20)을 권선한다.

이후, 코일(20)이 권선된 코어(10)를 케이스(30)에 장착한다. 이때, 코어(10)의 제1 관통홀(TH1)에 냉각봉(34, 36)을 삽입하여 끼운다.

이후, 고정 볼트(40)를 제2 관통홀(TH2:TH21, TH22)에 결합시켜, 냉각봉(34, 36)을 통해 코어(10)를 케이스(30)에 고정시킨다. 이때, 고정 볼트(40)를 제2 관통홀(TH2)에 끼워 고정할 때, 도 4에 도시된 바와 같이 부싱(60)을 이용할 수도 있다.

이후, 코일(20)이 권선된 코어(10)와 케이스(30)의 내면 사이의 공간에, 열 전도도가 높은 실리콘 혹은 에폭시 몰딩액을 주입한다. 이후, 몰딩액을 경화시켜 몰딩부(50)를 형성함으로써, 인덕터(100)를 완성할 수 있다.

또한, 다른 실시 예에 의하면, 몰딩부(50)를 형성한 후, 고정 볼트(40)를 제2 관통홀(TH2)에 끼울 수도 있다.

이하, 비교 례 및 실시 예에 의한 인덕터를 다음과 같이 비교하여 설명한다.

도 5는 비교 례에 의한 차량용 고용량 컨버터의 인덕터(200)의 외관 사시도를 나타낸다.

도 5에 도시된 인덕터(200)는 고정 클립(202), 케이스(204), 코일(206), 코어(208) 및 볼트(210)로 구성된다. 도 5에 도시된 케이스(204), 코일(206) 및 코어(208)는 도 1에 도시된 케이스(30), 코일(20) 및 코어(10)와 각각 동일한 역할을 수행할 수 있으므로, 이들(202, 204, 206) 각각의 기능에 대한 중복되는 설명을 생략한다.

인덕터(200)를 포함하는 고용량 컨버터는 차량용이므로, 차량의 진동에 견딜 수 있어야 한다. 이를 위해, 비교 례에 의한 인덕터(200)는 코어(208)를 케이스(204)에 고정시키기 위해, 고정 클립(202)을 이용한다.

고정 클립(202)의 일측은 코어(208)를 압박하고, 볼트(210)가 고정 클립(202)의 양측을 케이스(204)에 고정시킨다. 이와 같이, 비교 례의 경우, 코어(206)를 케이스(204)에 고정하기 위해, 고정 클립(202)과 볼트(210)가 배치될 별도의 공간이 필요하다. 따라서, 인덕터(200)의 전체 크기가 증가할 수 있다. 게다가, 고정 클립(202)의 위치가 평면상에서 코어(208)의 최외곽에 배치되므로, 코어(208)를 고정하는 고정 성능이 저하될 수 있다.

반면에, 실시 예에 의한 인덕터(100)의 경우 고정 클립(202)과 볼트(210)가 배치될 별도의 공간이 필요하지 않다. 왜냐하면, 고정 볼트(40)가 코어(10)에 배치되어, 고정 볼트(40)와 냉각봉(34, 36)이 체결됨으로써, 코어(10)가 케이스(30)에 고정될 수 있기 때문이다. 따라서, 실시 예에 의한 인덕터(100)는 비교 례에 의한 인덕터(200)보다 컴팩트하게 구현될 수 있으며, 별도의 고정 클립(202)을 사용할 필요가 없으므로 재료비가 절감될 수도 있다.

또한, 복수의 고정 볼트(42, 44)가 평면상에서 비대칭형으로 배치되거나 하나의 고정 볼트만이 코어(10)의 한 쪽에만 배치될 때보다, 복수의 고정 볼트(42, 44)가 평면상에서 대칭형으로 배치될 때, 코어(10)가 케이스(30)에서 보다 단단히 고정되어, 차량의 진동 등에 견딜 수 있는 능력이 개선될 수 있다.

또한, 코일(20)이 권선된 코어(10)와 케이스(30)의 내면 사이의 빈 공간에 열전도성을 갖는 몰딩부(50)가 채워질 경우, 코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열이 몰딩부(50)를 통해 케이스(30)에 보다 빨리 전달됨으로써, 냉각 성능이 더욱 개선될 수 있다.

또한, 복수의 고정 볼트(42, 44)가 평면상에서 비대칭형으로 배치되거나 하나의 고정 볼트만이 코어(10)의 한 쪽에만 배치될 때보다, 복수의 고정 볼트(42, 44)가 평면상에서 대칭형으로 배치될 때, 코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열이 더욱 빨리 효과적으로 외부로 배출될 수 있다.

게다가, 실시 예에 의한 인덕터(100)는 코어(10)의 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)에 냉각봉(34, 36)이 삽입됨으로써, 코어(10)나 코일(20)에서 발생된 열이 냉각봉(34, 36)을 경유하여 케이스(30)를 통해 방출됨으로써, 냉각 효율이 더욱 개선될 수 있다.

비교 례에 의한 인덕터(200)에서 열이 외부로 유출되는 경로는 다음과 같다.

인덕터(200)의 코일(206)과 코어(208)에서 발생된 열은 인덕터(200)의 케이스(204)로 전달된다. 이후, 케이스(204)로 전달된 열은 인덕터(200)의 바닥면에 위치하는 써멀 그리스(thermal grease)로 전달된다. 써멀 그리스의 열은 하우징의 유로를 통해 외부로 유출될 수 있다.

전술한 바와 같이, 인덕터(200)의 열이 인덕터(200)의 하부를 통해 외부로 유출되므로, 인덕터(200) 상부의 온도는 인덕터(200) 하부의 온도보다 항상 높다. 또한, 인덕터(200)의 상부에서 케이스(204)에 가까운 부분의 열은 케이스(204)를 통해 인덕터(200)의 하부로 유출될 수 있다. 결국, 비교 례에 의한 인덕터(200)에서 발생된 열 중 인덕터(200) 상부의 중앙 부분의 열이 상대적으로 다른 부분에 비해 높다. 따라서, 이러한 상대적으로 높은 열에 의해 인덕터(200)가 제 기능을 수행하기 어려울 수 있다.

반면에, 실시 예에 의한 인덕터(100)에서 열이 외부로 유출되는 경로는 다음과 같다.

도 6은 도 3에 도시된 실시 예에 의한 인덕터(100)에서 열이 외부로 유출되는 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 실시 예에 의한 인덕터(100)가 배치된 하우징(400)의 개략적인 개념도를 나타낸다.

코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열은 도 6의 화살표(300, 302)로 표시한 바와 같이, 코어(10)의 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)에 삽입된 냉각봉(34, 36)으로 전달된다. 이후, 냉각봉(34, 36)이 전달받은 열은 케이스(30)의 몸체(32)로 전달된다. 게다가, 코어(10)와 코일(20)에서 발생된 열은 몰딩부(50)를 통해 케이스(30)의 몸체(32)로 전달될 수 있다. 케이스(30)의 몸체(32)로 전달된 열은 하우징(400)을 통해 외부로 유출될 수 있다.

즉, 하우징(400)의 유입구(402)를 통해 냉각수가 화살표 방향으로 유입된다. 이후, 냉각수는 냉각 유로를 통해 흘러 가면서 하우징(400)에 장착된 인덕터(100)의 케이스(30) 열을 흡수하고, 열을 흡수한 냉각수는 유출구(404)를 통해 하우징(400)의 외부로 배출될 수 있다.

냉각봉(34, 36)이나 하우징(400)의 제1 열전도율은 코어(10), 코일(20) 및 몰딩부(50) 각각의 제2 열전도율 보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 열전도율은 대략 1000 W/mk이고, 제2 열전도율은 1 W/mk 내지 10 W/mk일 수 있다. 따라서, 냉각봉(34, 36)이 코어(10)의 제1 관통홀(TH1:TH11, TH12)에 삽입됨으로써, 실시 예에 의한 인덕터(100)의 냉각 성능이 개선될 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 208: 코어 20, 22, 24, 206: 코일
30, 204: 케이스 32: 몸체
34, 36: 냉각봉 40, 42, 44: 고정 볼트
50: 몰딩부 60: 부싱
100, 200: 인덕터

Claims

인덕터를 포함하는 차량용 고용량 컨버터에 있어서, 상기 인덕터는
적어도 하나의 코일;
환형 평면 형상을 갖고, 상기 적어도 하나의 코일이 권선되는 제1 영역; 및 적어도 하나의 제1 관통홀이 형성된 제2 영역을 포함하는 코어;
상기 코일 및 상기 코어를 수용하며, 상기 적어도 하나의 제1 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 냉각봉을 포함하는 케이스; 및
상기 적어도 하나의 제1 관통홀을 통해 노출된 상기 적어도 하나의 냉각봉과 체결되어, 상기 코어를 상기 케이스에 고정시키는 고정 볼트를 포함하고,
상기 냉각봉의 열전도율은 상기 코어의 열전도율보다 큰,
차량용 고용량 컨버터.
제1 항에 있어서, 상기 냉각봉은
상기 고정 볼트와 체결되는 적어도 하나의 제2 관통홀을 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 관통홀은 상기 코어의 상기 제2 영역에서 상기 제1 관통홀 내에 위치한 차량용 고용량 컨버터.
제2 항에 있어서, 상기 인덕터는
상기 적어도 하나의 제2 관통홀에서 상기 고정 볼트와 상기 냉각봉 사이에 배치된 부싱을 더 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코일은
제1 방향으로 서로 마주보며 상기 코어의 상기 제1 영역에 권선된 제1 및 제2 코일을 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 관통홀은
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 상기 제2 영역에 형성된 제1-1 및 제1-2 관통홀을 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제6 항에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 케이스의 길이 방향에 해당하고,
상기 제2 방향은 상기 케이스의 폭 방향에 해당하는 차량용 고용량 컨버터.
인덕터를 포함하는 차량용 고용량 컨버터에 있어서, 상기 인덕터는
적어도 하나의 코일;
환형 평면 형상을 갖고, 상기 적어도 하나의 코일이 권선되는 제1 영역; 및 적어도 하나의 제1 관통홀이 형성된 제2 영역을 포함하는 코어;
상기 코일 및 상기 코어를 수용하며, 상기 적어도 하나의 제1 관통홀에 삽입된 적어도 하나의 냉각봉을 포함하는 케이스; 및
상기 적어도 하나의 제1 관통홀을 통해 노출된 상기 적어도 하나의 냉각봉과 체결되어, 상기 코어를 상기 케이스에 고정시키는 고정 볼트를 포함하고,
상기 냉각봉은 상기 고정 볼트와 체결되는 적어도 하나의 제2 관통홀을 포함하며,
상기 적어도 하나의 제1 관통홀은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 상기 제2 영역에 형성된 제1-1 및 제1-2 관통홀을 포함하고,
상기 적어도 하나의 제2 관통홀은
상기 제1-1 및 제1-2 관통홀을 통해 각각 노출된 제2-1 및 제2-2 관통홀을 포함하고,
상기 고정 볼트는 상기 제2-1 및 제2-2 관통홀에 각각 체결되는 제1 및 제2 고정 볼트를 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제8 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고정 볼트는 평면상에서 서로 대칭형으로 배치된 차량용 고용량 컨버터.
제1 항에 있어서, 상기 케이스는 열 전도성 물질을 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제1 항에 있어서, 상기 인덕터는
상기 코일이 권선된 상기 코어와 상기 케이스의 내면 사이의 공간에 채워진 몰딩부를 더 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제11 항에 있어서, 상기 몰딩부는 열 전도성을 갖는 실리콘 혹은 에폭시를 포함하는 차량용 고용량 컨버터.
제11 항에 있어서, 상기 냉각봉의 열전도율은 상기 몰딩부의 열전도율보다 큰 차량용 고용량 컨버터.