KR200474884Y1 - 전기 자동차용 전력 변환 장치 - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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Abstract

본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치는 하우징과 상기 하우징 내부에 결합되는 자성 소자 모듈을 구비하는 전기 자동차용 전력 변환 장치로서, 상기 자성 소자 모듈은, 자성 소자 홀더; 상기 자성 소자 홀더에 결합되는 자성 소자; 상기 자성 소자 홀더와 상기 자성 소자를 결합시키는 클립을 포함하며, 상기 자성 소자는 상기 자성 소자 홀더에 결합된 상태에서 상기 자성 소자 홀더에 대한 모든 방향으로의 상대 이동이 제한된다.

Description

전기 자동차용 전력 변환 장치{POWER CONVERTER FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 고안은 전기 자동차용 전력 변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성 소자들의 결합 구조를 개선하여 제조 공정을 단순화 하고 제조 원가를 절감할 수 있는 전기 자동차용 전력 변환 장치에 관한 것이다.
전기 자동차란, 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Batttery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분될 수 있다. 여기서 순수 전기 자동차는, 전기만을 사용하여 주행하는 차량을 의미하며, 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 함께 사용하여 주행하는 차량을 의미한다.
이러한 전기 자동차에는 전력 변환 장치가 구비된다. 전력 변환 장치에는 변압기(transformer) 또는 인덕터 등의 자성 소자가 구비되는데, 이들 자성 소자들은 전기 자동차 내부에서 진동을 수반할 수 있으므로, 주로 클립 및 이를 고정하는 볼트를 이용하여 하우징 내부에 고정된다.
도1은 종래 전기 자동차용 전력 변환 장치의 내부 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도1에 도시된 전력 변환 장치는, 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 내부에 구비되는 자성 소자(30)와, 상기 자성 소자를 고정하는 클립(40), 자성소자 고정용 홀더(20) 및 인쇄회로기판(50, Printed Circuit Board)을 포함한다. 여기서 자성 소자(30)는 변압기(31) 및 인덕터(32)일 수 있다.
도1에 도시된 전력 변환 장치의 조립 순서를 보면, 먼저 자성 소자 고정용 홀더(20)를 하우징(10) 내부에 위치시킨다. 그리고 자성 소자(30)를 하우징(10) 내부에 위치시킨 다음, 클립(40)으로 덮고, 볼트를 이용하여 고정시킨다. 이때, 상기 자성 소자(30)의 하부에는 인쇄회로기판(50)이 배치될 수도 있다.
종래의 전력 변환 장치에서는, 위와 같이 하우징(10) 내부에 자성 소자(30)를 위치시킨 후, 클립(40)을 이용하여 볼트로 고정하는 조립 방법을 사용하므로, 하우징 내부의 좁은 공간에서 다수의 볼트 체결이 필요하게 되어, 조립성이 좋지 못하다는 문제가 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 자성 소자를 모듈화하여 하우징 내부에 체결 가능하도록 함으로써, 조립성을 용이하게 할 수 있는 전기 자동차용 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치는 하우징과 상기 하우징 내부에 결합되는 자성 소자 모듈을 구비하는 전기 자동차용 전력 변환 장치로서, 상기 자성 소자 모듈은, 자성 소자 홀더; 상기 자성 소자 홀더에 결합되는 자성 소자; 상기 자성 소자 홀더와 상기 자성 소자를 결합시키는 클립을 포함하며, 상기 자성 소자는 상기 클립에 의해 상기 자성 소자 홀더에 결합된 상태에서 상기 자성 소자 홀더에 대한 상대 이동이 제한된다.
상기 자성 소자 홀더는 상기 자성 소자의 횡방향의 이동을 제한하며, 상기 클립은 상기 자성 소자 홀더에 대한 상기 자성 소자의 상하방향의 이동을 제한할 수 있다.
상기 자성 소자 홀더에는 자성 소자 안착부가 구비되며, 상기 자성 소자 안착부는 가장자리를 따라 연장되는 측벽부와, 상기 측벽부에 의해 둘러싸인 내부에 위치하는 공간부를 포함하고, 상기 자성 소자는 자성 소자 안착부에 위치할 수 있다.
상기 클립은 횡방향으로 연장되는 횡방향 연장부와, 상기 횡방향 연장부의 양 단부에서 하방을 향해 연장되는 종방향 연장부와, 상기 종방향 연장부의 하단에서 내측을 향해 돌출되는 내측 돌출부를 포함하며, 상기 횡방향 연장부와 상기 종방향 연장부 사이의 각도는 탄성 변형 가능할 수 있다.
상기 자성 소자는 외측으로 돌출되는 외측 돌출부를 포함하며, 상기 외측 돌출부는 적어도 일부가 상기 측벽부와 중첩되어 위치할 수 있다.
상기 자성 소자 홀더에는 상기 내측 돌출부가 삽입되는 걸림 턱이 구비될 수 있다.
상기 걸림 턱은 상기 자성 소자 홀더의 하단 저면일 수 있다.
상기 자성 소자 홀더의 외측면에는 상기 내측 돌출부가 삽입 가능한 걸림 턱이 내측으로 오목하게 형성될 수 있다.
상기 자성 소자 홀더의 외측면에는 상하 방향으로 연장되는 클립 체결부가 내측으로 단차져 형성되며, 상기 걸림 턱은 상기 클립 체결부로부터 내측으로 더 오목하게 함몰될 수 있다.
본 고안에 의하면 전력 변환 장치를 모듈화 하여 하우징 내부에 결합시킴으로써, 조립성 및 내구성이 향상되며, 간소화된 공정으로 인해 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
도1은 종래 전기 자동차용 전력 변환 장치의 분해 사시도이다.
도2는 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 사시도이다.
도3은 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 분해 사시도이다.
도4는 자성 소자 모듈을 도시한 사시도이다.
도5는 자성 소자 모듈의 분해 사시도이다.
도6은 도4를 AA 선으로 절단한 일부를 도시한 단면도이다.
도7은 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 구성을 상세히 설명한다.
도2는 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 사시도이고, 도3은 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 분해 사시도이다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부에 결합되는 자성 소자 모듈(200)과, 인쇄회로기판(300)을 포함한다.
상기 자성 소자 모듈(200)은 상기 하우징(100)의 저면 상부에 고정되며, 상기 인쇄회로기판(300)은 상기 자성 소자 모듈(200)의 상부에 고정된다.
이때, 상기 인쇄회로기판(300)의 중앙 일부에는 상하로 관통되도록 절개되는 절개부(310)가 구비되며, 상기 자성 소자 모듈(200)의 일부는 상기 절개부(310)를 통과하여 상부로 돌출될 수 있다.
상기 자성 소자 모듈(200)은 볼트에 의해 상기 하우징(100)에 고정될 수 있으며, 상기 인쇄회로기판(300) 역시 볼트에 의해 상기 하우징(100) 내부에 고정될 수 있다.
이하, 도4 내지 도6을 참조하여 자성 소자 모듈(200)의 구성을 설명한다.
참고로, 도4는 자성 소자 모듈을 도시한 사시도이고, 도5는 자성 소자 모듈의 분해 사시도이며, 도6은 도4를 AA 선으로 절단한 일부를 도시한 단면도이다.
자성 소자 모듈(200)은, 자성 소자 홀더(210)와, 상기 자성 소자 홀더(210)에 결합되는 자성 소자(230)와, 상기 자성 소자 홀더(210)에 상기 자성 소자(230)를 결합시키는 클립을 포함한다.
여기서 자성 소자(230)는, 예컨대 변압기(231, transformer)와, 인덕터(232)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 클립(240)은 상기 변압기(231)를 고정시키기 위한 제1 클립(241)과, 상기 인덕터(232)를 고정시키기 위한 제2 클립(242)을 포함할 수 있다.
상기와 같이 자성 소자 모듈(200)을 이루는 각각의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 먼저, 상기 자성 소자 홀더(210)는 자성 소자 안착부(211, 212)와 클립 체결부(213, 215)를 포함한다.
상기 자성 소자 안착부(211, 212)는 자성 소자(230)가 안착되는 부분으로, 변압기 안착부(211)와 인덕터 안착부(212)를 포함할 수 있다. 상기 자성 소자 안착부(211, 212)는 가장자리를 따라 소정 높이로 연장되는 측벽부(211a, 212a)와, 상기 측벽부(211a, 212a) 내부에 구비되는 공간부(211b, 212b)를 포함한다. 상기 공간부(211b, 212b)는 상하로 관통 형성되는 공간일 수 있으며, 상기 측벽부(211a, 212a)에 의해 둘러싸여 측벽부(211a, 212a)의 내부에 위치하는 공간일 수 있다.
따라서 상기 변압기 안착부(211)는 제1 측벽부(211a)와 제1 공간부(211b)를 포함하며, 상기 인덕터 안착부(212)는 제2 측벽부(212a)와 제2 공간부(212b)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 측벽부(211a, 212a)의 높이는 상기 변압기 안착부(211)의 일부가 상기 인덕터 안착부(212) 보다 높게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 측벽부(211a)의 일부의 높이가 상기 제2 측벽부(212a)의 높이보다 더 높을 수 있다. 이는 본 실시예에서 상기 변압기(231)의 상하 높이가 인덕터(232)의 상하 높이보다 더 높기 때문이다.
한편, 상기 자성 소자 안착부(211, 212)의 일측면에는 클립 체결부(213, 215)가 구비된다. 보다 상세하게는 자성 소자 안착부(211, 212)의 측벽부(211a, 212a)의 외측면에 클립 체결부(213, 215)가 구비된다. 상기 클립 체결부(213, 215)는 클립(240)의 체결 위치를 구획할 수 있도록, 내측으로 단차지게 함몰된 형상을 갖는다. 따라서, 상기 측벽부(211a, 212a)의 횡방향 두께는 상기 클립 체결부(213, 215)가 형성된 부분에서 다른 부분 보다 더 작을 수 있다. 상기 클립 체결부(213, 215)는 상하로 연장된다. 상기 클립 체결부(213, 215)는 변압기 안착부(211)의 외측에 구비되는 제1 클립 체결부(213)와, 인덕터 안착부(212)의 외측에 구비되는 제2 클립 체결부(215)를 포함한다.
상기 클립 체결부(213, 215)에는 클립(240)의 단부가 삽입되기 위한 걸림 홈부가 구비될 수 있다. 상기 걸림 홈부의 형상은 클립(240)의 구성을 설명한 뒤에, 자세히 설명하기로 한다.
도4를 참조하면, 클립(240)은 변압기(231)를 고정시키기 위한 제1 클립(241)과, 인덕터(232)를 고정시키기 위한 제2 클립(242)을 포함한다. 상기 제1 클립(241)과 상기 제2 클립(242)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 클립(241)과 상기 제2 클립(242)이 동일한 형상을 가지면, 부품의 종류를 최소화되어 제조 원가를 절감시킬 수 있게 된다.
도5를 참조하면, 이들 각각의 클립(241, 242)는, 각각 횡방향 연장부(241a, 242a)와, 상기 횡방향 연장부(241a, 242a)의 양 단부에서 하방을 향해 연장되는 종방향 연장부(241b, 242b)와, 상기 종방향 연장부(241b, 242b)의 하단에서 내측을 향해 돌출 연장되는 내측 돌출부(241c, 242c)를 포함한다. 이때, 상기 클립(241, 242)은 탄성 변형이 가능한 소재로 이루어지며, 그에 따라 횡방향 연장부(241a, 242a)와 종방향 연장부(241b, 242b) 사이의 각도 또한 탄성 변형 가능하다. 보다 상세히 설명하면, 상기 횡방향 연장부(241b, 242b)와 종방향 연장부(241c, 242c)는 90도 또는 그 보다 작은 각도를 가지고 있으나, 외력에 의해 90도 또는 그 이상으로 사이 각도가 벌어질 수 있다. 그러나, 90도 또는 그 이상으로 벌어진 상태에서도 원래의 각도로 복원되려는 탄성 복원력이 작용한다. 따라서 클립(241, 242)의 내측 돌출부(241c, 242c)가 앞서 간단히 설명한 걸림 홈부에 삽입되면, 계속 삽입된 상태를 유지하는 방향으로 힘이 가해지게 되므로, 클립의 안정적인 체결 상태가 유지될 수 있게 된다.
상기 클립(241, 242)의 상하 높이는 상기 인덕터 안착부(212)의 측벽부(212a)의 높이와 대략 동일하거나 그 보다 조금 더 길수 있으며, 상기 변압기 안착부(211)의 측벽부(211a)의 높이 보다는 작은 높이를 갖는다.
상기 클립(241, 242)의 내측 돌출부는 앞서 간단히 설명한 걸림 홈부에 삽입된다. 상기 상기 걸림 홈부는 상기 제1 클립(241)의 내측 돌출부가 삽입되는 제1 걸림 홈부(214)와, 상기 제2 클립(242)의 내측 돌출부가 삽입되는 제2 걸림 홈부가 서로 다른 형상을 가질 수 있다.
먼저, 상기 제1 걸림 홈부(214)는 제1 클립(241)의 내측 돌출부(241c)가 삽입되는 부분으로, 상기 제1 클립 체결부(213)에서 내측으로 오목하게 형성되며, 상하 방향 폭은 좁고 횡방향 폭은 긴 형상을 갖는다. 즉, 상하로 가늘고 좌우로 길게 연장되는 형상을 갖는다.
한편, 상기 제2 걸림 홈부는 제2 클립(242)의 내측 돌출부(242c)가 삽입되는 부분으로, 자성 소자 홀더(210)의 하단의 저면일 수 있다. 즉, 인덕터 안착부(212)의 측벽부(212a)의 저면일 수 있다.
상기 제2 클립(242)의 종방향 연장부(242b)의 길이가 인덕터(232) 및 제2 측벽부(212a)의 상하 길이보다 길거나 거의 동일한 경우, 클립 하단의 내측 돌출부(242c)는, 측벽부(212a)의 하단에 걸려 상부로의 이탈이 제한될 수도 있다.
상기 자성 소자(230)는 변압기(231)와 인덕터(232)를 포함할 수 있다. 상기 변압기(231)와 인덕터(232) 각각은 외측을 향해 돌출되는 외측 돌출부(231a, 232a)를 포함한다. 상기 외측 돌출부(231a, 232a)는 상기 자성 소자 홀더(210)의 측벽부(211a, 211b)의 상부에 올려지는 부분이다. 여기서 외측 돌출부(231a, 232a)는 각각 변압기와 인덕터의 단자일 수 있다.
따라서, 상기 클립(240)이 상기 자성 소자(230)의 상부를 커버하며 자성 소자 홀더(210)에 결합되는 경우, 상기 자성 소자(230)는 외측 돌출부(231a, 232a)로 인해 하방으로의 이동이 제한되고, 클립(240)으로 인해 상방으로의 이동이 제한되며, 측벽부(211a, 212a)에 의해 횡방향으로의 이동이 제한되므로, 결국 자성 소자 홀더(210)에 대한 상대 이동이 제한되고, 자성 소자 홀더(210)와 결합되어 자성 소자 모듈(200)을 이룰 수 있게 된다. 즉, 상기 자성 소자(230)는 상기 자성 소자 홀더(210)에 의해 횡방향으로의 상대 이동이 제한되고, 상기 클립(240)에 의해 상하방향으로의 상대 이동이 제한된다.
따라서, 자성 소자 모듈(200)이 결합된 상태에서는, 자성 소자 모듈(200)을 어느 각도로 집어 들더라도, 자성 소자(230)가 자성 소자 홀더(210)로부터 분리되지 않는다. 자성 소자 홀더(210)를 집어 드는 경우, 자성 소자(230)가 자중에 의해 하방으로 떨어지지 않으며, 자성 소자(230)를 집어 드는 경우, 자성 소자 홀더(210)가 자중에 의해 하방으로 떨어지지 않게 된다.
이하, 도7을 참조하여, 본 고안의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 전력 변환 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저 자성 소자 홀더(210)의 자성 소자 안착부(211, 212)에 자성 소자(230)를 안착 시킨다(S10).
그런 다음 클립으로 자성 소자 홀더(210)와 자성 소자(230)를 고정 시킨다(S20). 이때, 클립에는 전술한 바와 같이 외측 돌출부(231a, 232a)가 구비되고, 상기 자성 소자 홀더(210)에는 상기 외측 돌출부(231a, 232a)가 삽입되어 걸릴 수 있는 걸림 홈부가 구비되므로, 상기 클립(240)을 상기 자성 소자 홀더(210)의 클립 체결부(213, 215)에 위치시킨 상태에서 하방으로 가압하는 것만으로도, 상기 클립(240)이 상기 자성 소자 홀더(210)와 상기 자성 소자(230)를 안정적으로 고정시킬 수 있게 된다.
위와 같은 방법으로 자성 소자 모듈(200)이 제조(조립) 된다. 즉 자성 소자 모듈(200)을 제조하는 단계는 위 S10 단계와 S20 단계를 포함한다.
제조된(조립된) 자성 소자 모듈(200)에는 에폭시 몰딩을 할 수 있다(S30). 에폭시 몰딩이 필요한 경우, 자성 소자를 하우징에 조립 하기 이전에, 에폭시 도포를 수행할 수 있다.
다음으로, 제조된 자성 소자 모듈(200)을 하우징(100) 내부에 위치시킨다(S40).
그리고, 자성 소자 모듈(200)을 하우징(100) 내부에 고정 시킨다(S50). 이때, 자성 소자 모듈(200)의 고정은 볼트 체결에 의해 이루어질 수 있따.
자성 소자 모듈(200)을 하우징(100) 내부에 고정 시킨 다음에는, 인쇄회로기판(300)을 하우징(100) 내부에 위치시킨다(S60).
그리고 볼트를 이용하여 인쇄회로기판(300)을 하우징(100)에 고정시킨다(S70).
위와 같은 방법에 의할 경우, 자성 소자 모듈(200)을 먼저 제조한 다음, 이를 하우징(100) 내부로 가져와 고정시킴으로써, 전체적으로 조립성이 향상될 수 있다.
100: 하우징 200: 자성 소자 모듈
210: 자성 소자 홀더 211: 변압기 안착부
211a: 측벽부 211b: 공간부
211c: 클립 체결부 212: 인덕터 안착부
212a: 측벽부 212b: 공간부
212c: 클립 체결부 212d: 걸림 홈부
230: 자성 소자 231: 변압기(transformer)
232: 인덕터 240: 클립
241: 제1 클립 241a: 횡방향 연장부
241b: 종방향 연장부 241c: 내측 돌출부
242: 제2 클립 242a: 횡방향 연장부
242b: 종방향 연장부 242c: 내측 돌출부
300: 인쇄회로기판

Claims (9)

  1. 하우징과 상기 하우징 내부에 결합되는 자성 소자 모듈을 구비하는 전기 자동차용 전력 변환 장치로서,
    상기 자성 소자 모듈은,
    자성 소자 홀더;
    상기 자성 소자 홀더에 결합되는 자성 소자;
    상기 자성 소자 홀더와 상기 자성 소자를 결합시키는 클립을 포함하며,
    상기 자성 소자는 상기 클립에 의해 상기 자성 소자 홀더에 결합된 상태에서 상기 자성 소자 홀더에 대한 상대 이동이 제한되는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자성 소자 홀더에는 자성 소자 안착부가 구비되며,
    상기 자성 소자 안착부는
    가장자리를 따라 연장되는 측벽부와, 상기 측벽부에 의해 둘러싸인 내부에 위치하는 공간부를 포함하고,
    상기 자성 소자는 자성 소자 안착부에 위치하는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성 소자는 외측으로 돌출되는 외측 돌출부를 포함하며,
    상기 외측 돌출부는 적어도 일부가 상기 측벽부와 중첩되어 위치하는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 클립은
    횡방향으로 연장되는 횡방향 연장부와,
    상기 횡방향 연장부의 양 단부에서 하방을 향해 연장되는 종방향 연장부와,
    상기 종방향 연장부의 하단에서 내측을 향해 돌출되는 내측 돌출부를 포함하며,
    상기 횡방향 연장부와 상기 종방향 연장부 사이의 각도는 탄성 변형 가능한
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자성 소자 홀더에는 상기 내측 돌출부가 삽입되는 걸림 턱이 구비되는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 걸림 턱은 상기 자성 소자 홀더의 하단 저면인
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 자성 소자 홀더의 외측면에는 상기 내측 돌출부가 삽입 가능한 걸림 턱이 내측으로 오목하게 형성되는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자성 소자 홀더의 외측면에는 상하 방향으로 연장되는 클립 체결부가 내측으로 단차져 형성되며,
    상기 걸림 턱은 상기 클립 체결부로부터 내측으로 더 오목하게 함몰되는
    전기 자동차용 전력 변환 장치.
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