KR102592168B1 - 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 컨버터에 관한 것이다. 일 측면에 따른 컨버터는, 상면에 방열핀이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부 공간에 배치되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 상면에 하면이 면접촉하는 버스바를 포함하며, 상기 방열핀과 상기 버스바는 상, 하 방향으로 오버랩(Overlab)되게 배치된다.

Description

컨버터{Converter}

본 실시예는 컨버터에 관한 것이다.

자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시 전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.

자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.

최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.

소프트 또는 하드 타입의 구분없이 하이브리드 전기 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다. 또한, 일반 가솔린 차량의 발전기(알터네이터) 역할을 하는 디씨디씨 컨버터는 메인 배터리(보통 144V 이상의 고전압 배터리)의 고전압을 다운시켜 전장부하용 전압 12V를 공급하고 있다.

디씨디씨 컨버터(DC-DC Converter)라 함은, 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 텔레비전 수상기, 자동차의 전장품 등 다양한 영역에 사용되고 있다.

컨버터는 하우징에 의해 외형이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하우징의 내부 공간에는 구동을 위한 다양한 전자부품들이 배치될 수 있다. 상기 전자부품의 예로, 일면 또는 양면에 소자가 배치되는 인쇄회로기판이 포함될 수 있다.

상기 인쇄회로기판에는 전류가 유동하도록 버스바가 결합될 수 있다. 상기 버스바는 상기 인쇄회로기판의 일면으로부터 소정거리 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 버스바는 금속재질로 배치되어 전류가 유동하므로, 컨버터의 구동에 따라 열을 발생시킨다. 그런데, 상기 하우징 내 공간에는 상기 버스바 외에도 별도의 발열소자들이 다수 배치되므로, 상기 하우징의 외면에 배치되는 방열핀 만으로 컨버터 내 방열이 충분치 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 구조를 개선하여 방열 효율을 높일 수 있는 컨버터를 제공하는 것에 있다.

본 실시 예에 따른 컨버터는, 상면에 방열핀이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 내부 공간에 배치되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 상면에 하면이 면접촉하는 버스바를 포함하며, 상기 방열핀과 상기 버스바는 상, 하 방향으로 오버랩(Overlab)되게 배치된다.

본 실시예를 통해 버스바에서 발생되는 열을 하우징을 통해 직접적으로 방열핀으로 전달시키므로, 방열 효율이 증가하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 내부 구성을 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 버스바 방열구조의 요부를 보인 단면도.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터의 내부 구성을 보인 단면도 이다.

본 실시 예에 따른 컨버터(Converter)는 자동차, 에어컨 등에 구비되는 전장품으로서, 어떤 전압의 전원에서 다른 전압의 전원으로 변환을 수행하는 전자회로 장치를 말한다. 일 예로, 상기 컨버터(100)는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 그러나, 본 실시 예에 따른 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 타입을 포함한 다양한 전장품에 적용될 수 있다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 컨버터(100)는, 하우징(110)에 의해 외형이 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)은 장방형의 단면 형상을 가지며, 내부에 구동을 위한 다양한 전자부품이 배치되는 공간부(115)가 형성될 수 있다.

상기 하우징(110)의 외면에는 하나 이상의 방열핀(120)이 배치될 수 있다. 상기 방열핀(120)이 배치되는 면을 상기 하우징(110)의 상면(111)이라 할 때, 상기 방열핀(120)은 상기 상면(111)으로부터 상방으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 상기 방열핀(120)은 복수로 구비될 수 있다. 이로 인해, 인접한 방열핀(120) 사이에는 갭(Gap)(122)이 형성될 수 있다. 상기 방열핀(122)으로 인해 상기 하우징(110) 외면의 단면적이 증가되고, 방열 효율이 높아질 수 있다. 상기 컨버터(100)의 인접한 영역에는 상기 방열핀(120)을 향해 공기를 토출시키는 팬(미도시)이 별도로 구비될 수 있다.

상기 하우징(110) 내 공간부(115)에는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)(130)과, 상기 인쇄회로기판(130)의 일면에 결합되는 버스바(140)가 배치될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(130)은 플레이트 형상으로 형성되어, 일면 또는 양면에 상기 컨버터(100)의 동작을 위한 소자가 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)에 실장되는 부품의 예로, 전압 조절을 위한 변압기(Transformer), 인덕턴스를 얻기 위한 인덕터가 포함될 수 있다.

상기 버스바(140)는 상기 인쇄회로기판(130)의 일면 상에 배치된다. 상기 방열핀(120)과 상기 버스바(140)는 상, 하 방향으로 오버랩(Overlab)되게 배치된다. 상기 방열핀(120)이 배치되는 상기 하우징(110)의 상면(111)과 마주하는 면을 상기 인쇄회로기판(130)의 상면이라 할 때, 상기 버스바(140)는 상기 인쇄회로기판(130)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 버스바(140)는 상기 인쇄회로기판(130)의 상면에 하면이 면 접촉할 수 있다. 즉, 상기 버스바(140)의 하면과 상기 인쇄회로기판(130)의 상면은 평행하게 배치되어, 상, 하 방향으로 면접촉된다.

상기 버스바(140)는 상기 인쇄회로기판(130) 내 배치되는 부품들 사이에서 전류를 유동시키기 위한 것으로, 저전압(Low voltage)이 형성되는 LV 버스바일 수 있다. 상기 버스바(140)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 버스바(140)의 재질은 황동일 수 있다. 한편, 상기 인쇄회로기판(130)의 상면 중 상기 버스바(140)와 이격되는 영역에는 별도의 소자(138)가 추가로 배치될 수 있다.

상기 버스바(140)는 상기 인쇄회로기판(130)에 스크류(160)를 통해 나사 결합될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(130)에는 제1나사홀(132, 도 3 참조)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1나사홀(132)과 마주하는 상기 버스바(140)에는 제2나사홀(142)이 형성될 수 있다. 상기 제1나사홀(132)과 상기 제2나사홀(142)의 내주면에는 나사홈이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1나사홀(132)과 상기 제2나사홀(142)에 결합되는 상기 스크류(160)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 스크류(160)가 상기 제1나사홀(132) 및 상기 제2나사홀(142)에 나사 결합되어, 상기 버스바(140)와 상기 인쇄회로기판(130)이 결합될 수 있다.

상기 스크류(160)는 상호 이격되게 복수로 구비되어, 상기 버스바(140)와 상기 인쇄회로기판(130)을 결합시킬 수 있다. 그리고, 상기 스크류(160)의 하단 일부는 상기 버스바(140)의 하면으로부터 하방으로 소정거리 돌출될 수 있다.

상기 컨버터(100)의 구동에 따라 상기 버스바(140)에는 전류가 유동하므로, 열이 발생된다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 버스바(140)를 상기 방열핀(120)과 마주하는 상기 인쇄회로기판(130)의 상면에 면 접촉시켜, 상기 버스바(140)에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있다. 즉, 상기 방열핀(120)이 형성되는 영역을 상기 하우징(110)의 상판이라할 때, 상기 버스바(140)는 상기 상판의 내면에 인접하게 배치된다. 이로 인해, 상기 버스바(140)에서 발생되는 열이 직접적으로 상기 방열핀(120)으로 전도되어, 방열이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 하우징(110)의 내면과 상기 버스바(140) 사이에는 열전도층(150)이 형성될 수 있다. 상기 열전도층(150)은 열전달물질이 도포된 층일 수 있다. 따라서, 상기 열전도층(150)의 하면이 상기 버스바(140)의 상면에 접촉되고, 상기 열전도층(150)의 상면이 상기 방열핀(120)이 형성되는 상판의 내면에 접촉되어, 상기 버스바(140)에서 발생되는 열이 효율적으로 상기 방열핀(120)으로 전달된다.

그러나, 이와 달리 상기 버스바(140)는 외면이 직접 상기 하우징(110)의 내면에 접촉하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 버스바(140)에서 발생되는 열은 상기 하우징(110)을 통해 상기 방열핀(120)으로 직접 전달될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 버스바 방열구조의 요부를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 버스바 방열구조를 이해하기 쉽게 도시한 개념도로서, 컨버터 내 적용에 있어서는 방열구조가 도 3에서와 같이 형성될 수 있다. 즉, 버스바의 크기가 상대적으로 인쇄회로기판의 크기에 비해 작게 형성될 경우, 도 3에서와 같은 방열 구조가 형성될 수 있다. 그러나, 버스바의 크기가 인쇄회로기판의 크기에 대응하도록 상대적으로 크게 형성될 경우, 도 2에서와 같이 방열 구조가 형성될 수 있다. 따라서, 도 2 및 도 3은 본 실시 예의 사상을 구분하는 것이 아닌, 다양한 적용 예들을 도시한 것으로 이해될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 버스바(140)와 마주하는 상기 하우징(110)의 내면에는 내측으로 돌출되는 돌출부(170)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 돌출부(170)의 형성 영역과 대향하는 상기 하우징(110)의 외면에는 상기 방열핀(120)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(170)는 상기 방열핀(120)과 상, 하 방향으로 오버랩(overlab)되게 배치된다.

한편, 상기 돌출부(170)에서 상기 버스바(140)와 마주하는 면에는 타 영역보다 외측으로 함몰되는 제1홈(172)이 형성될 수 있다. 상기 제1홈(172)은 단면적이 상기 버스바(140)의 단면적에 대응하거나 보다 크게 형성되어, 상기 버스바(140)의 적어도 일부 영역을 내측에 수용할 수 있다. 그리고, 상기 제1홈(172)의 바닥면과 상기 버스바(140) 사이에는 상기 열전도층(150)이 형성될 수 있다.

따라서, 상기 방열핀(120)의 형성 영역의 내면에 상기 돌출부(170)를 구비하여 상기 버스바(140)와 마주하게 배치시킴으로써, 상기 방열핀(120)으로 열이 효율적으로 전달될 수 있다. 즉, 상기 버스바(140)에서 발생된 열이 상기 하우징(110) 내 타 영역으로 이동함이 없이, 상기 돌출부(170)를 통해 상기 방열핀(120)으로 직접적으로 전달되므로 방열 효율이 증가될 수 있다.

한편, 상기 버스바(140)에는 전술한 바와 같이 일정 전압이 형성되어 전류가 유동하므로, 타 구성과의 전기적인 쇼트(Short)가 발생되는 것을 방지하여야 한다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 제1홈(172)의 바닥면에 바닥면으로부터 타 영역에 비해 함몰 형성되는 제2홈(174)을 구비하여, 상기 스크류(160)의 단부가 상기 하우징(110)의 내면에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 하우징(110)은 그라운드 전압을 형성하게 되므로, 상기 스크류(160)와의 접촉을 방지하기 위한 상기 제2홈(174)을 통해 상기 스크류(160)의 단부가 상기 하우징(110)의 내면으로부터 이격될 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 스크류(160)의 단부는 상기 제2홈(174)의 바닥면으로부터 이격된다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 상면에 방열핀이 형성되는 하우징;
   상기 하우징의 내부 공간에 배치되고, 제1나사홀을 포함하는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되고, 상기 제1나사홀과 마주하는 제2나사홀을 포함하는 버스바; 및
   상기 제1나사홀과 상기 제2나사홀에 결합되는 스크류를 포함하며,
   상기 방열핀과 상기 버스바는 상, 하 방향으로 오버랩(Overlab)되게 배치되고,
   상기 하우징의 내면 중 상기 버스바와 마주하는 영역에는, 타 영역보다 내측으로 돌출되는 돌출부가 배치되고,
   상기 버스바와 마주하는 상기 돌출부의 내면에는 타 영역보다 외측으로 함몰되는 형상의 제1홈과, 상기 제1홈의 바닥면으로부터 타 영역보다 외측으로 함몰되는 형상의 제2홈이 형성되고,
   상기 제1홈에는 상기 버스바의 적어도 일부가 배치되고,
   상기 제2홈에는 상기 버스바를 관통한 상기 스크류의 적어도 일부가 배치되는 컨버터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 버스바와 상기 인쇄회로기판은 면접촉하는 컨버터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 버스바의 상면과 상기 하우징의 내면 사이에는 열전도층이 형성되는 컨버터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1홈의 단면적과 상기 제2홈의 단면적은 서로 상이한 컨버터.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출부는 상기 방열핀과 상, 하 방향으로 오버랩(Overlab)되게 배치되는 컨버터.
   
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 버스바의 단부는 상기 제2홈의 바닥면으로부터 이격되는 컨버터.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 버스바는 상기 하우징의 내면에 면접촉하는 컨버터.