KR20120017545A - 인버터의 파워모듈장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 파워모듈장치는 조립되어 밀착면을 형성하는 조립하우징(1)과 파워모듈(5)이 상기 밀착면으로 외측홈(3,7)과 내측홈(4,8)이 파여지고, 상기 밀착면의 냉각수 기밀을 형성하는 압축변형되는 재질의 기밀링(10)에 외측홈(3,7)과 내측홈(4,8)에 각각 끼워지는 외측테두리(11)와 내측테두리(12)를 형성함으로써, 상기 기밀링(10)대신 기밀용 씰런트가 적용될 때 발생되었던 경화공정에 따른 조립시간의 과도한 소요와 씰런트의 취급어려움등이 모두 해소됨은 물론 냉각수 기밀성능도 더욱 향상되는 특징을 갖는다.

Description

인버터의 파워모듈장치{Power Module Device of Inverter}

본 발명은 인버터의 파워모듈에 관한 것으로, 특히 고무재질의 오링을 이용하여 기밀처리한 인버터의 파워모듈장치에 관한 것이다.

일반적으로 인버터에는 배터리로부터 DC 전원을 공급받아 모터 구동용 전원을 공급하는 파워모듈이 조립되어진다.

상기 파워모듈은 전원공급으로 인해 발열이 발생되므로 안정적인 작동을 위해 발열을 냉각시켜 줘야 만 되고, 이를 위한 파워모듈의 냉각 구조는 냉각수를 이용하지 않는 방법과 이용하는 방법으로 구별된다.

냉각수를 이용하지 않는 방식이 적용된 파워모듈은 조립면 상부에 방열 성능을 돕기위한 써멀 그리스가 도포된 후 조립되는 구조로서, 냉각수가 흐르지 않으므로 냉각수 기밀 구조가 필요 없지만 냉각성능이 부족할 수 밖에 없다.

반면에 냉각수를 이용하는 방식이 적용된 파워모듈은 그 하면에 방열핀을 설치하여 냉각수가 직접적으로 냉각을 할 수 있는 구조로서, 써멀 그리스가 도포되지 않지만 파워모듈의 하면을 직접적으로 흐르는 냉각수에 대한 기밀이 유지되어야 한다.

그러므로, 냉각수를 이용하는 방식이 적용된 파워모듈은 냉각수의 누수 방지를 위해 조립면에 기밀용 씰런트가 도포되어진다.

하지만, 냉각수 누수 방지용 기밀처리로 기밀용 씰런트가 사용되면 기밀용 씰런트의 취급에 따른 어려움이 있는데, 이는 기밀용 씰런트의 보관 조건이 까다롭고, 도포하는 방법과 양에 따라 그 특성이 달라지기 때문이다.

또한, 고온에 방치된 기밀용 씰런트는 경화되기 전에 점점 묽어져 흘러내려 냉각유로가 막히는 경우, 비록 기밀용 씰런트가 도포되었더라도 파워모듈의 냉각성능이 떨어지고, 이로 인한 부하로 인버터 성능도 저하될 수밖에 없다.

이에 더해, 냉각수 누수 방지용 기밀처리로 기밀용 씰런트가 사용되면 조립공정과 기밀성능확보를 시험공정이 늘어나는 불편이 있게 된다.

이는 도포된 기밀용 씰런트가 경화되지 않은 상태에서 조립된 파워모듈은 그 조립면으로 주입되는 냉각수가 누수되는 현상이 발생되므로, 기밀용 씰런트는 기밀 성능을 유지하기 위해선 반드시 경화공정을 거쳐야만 한다.

하지만, 상기 경화공정은 100℃에서 3시간이 소요되고 150℃에서 1시간30분이 소요됨으로써 조립시간이 크게 늘어날 수밖에 없게 된다.

또한, 기밀용 씰런트가 도포된 후 경화공정을 거친 경우라도 냉각수 기밀 테스트가 반드시 수행되어야 하고, 이러한 기밀테스트로 인해 조립시간이 더욱 늘어날 수밖에 없게 된다.

하지만, 기밀용 씰런트는 전술한 바와 같이 보관 조건이 까다롭고 도포하는 방법과 양에 따라 그 특성이 달라지므로, 상기 냉각수 기밀 테스트시 불량(Fail)의 발생빈도가 잦아 불량제품의 양산율이 높을 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 고무재질의 기밀링을 적용해 파워모듈의 밀착면을 기밀처리함으로써 기밀용 씰런트가 적용될 때 발생되었던 제반 문제들을 모두 해소할 수 있는 인버터의 파워모듈장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터의 파워모듈장치는 조립결합시 밀착되는 밀착면으로 하우징인서트홈이 둘레를 따라 파여진 조립하우징과,

상기 조립하우징과 밀착되는 밀착면으로 모듈인서트홈이 둘레를 따라 파여진 파워모듈과,

상기 하우징인서트홈과 상기 모듈인서트홈으로 끼워져 상기 밀착면의 냉각수 기밀을 형성하는 기밀링을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 조립하우징의 하우징인서트홈과 상기 파워모듈의 모듈인서트홈은 이중으로 파여진 홈으로 이루어지고, 상기 기밀링도 상기 홈에 끼워지는 이중 돌기구조로 이루어진다.

상기 이중으로 파여진 홈은 상기 밀착면의 둘레를 따라 파여진 외측홈에 대해 안쪽위치로 간격을 두고 둘레를 따라 파여진 내측홈으로 이루어지고, 상기 이중 돌기구조는 외측홈과 상기 내측홈에 각각 끼워지는 외측테두리와 내측테두리로 이루어진다.

상기 외측홈의 단면크기는 상기 내측홈의 단면크기에 비해 더 크게 형성되고, 상기 외측테두리의 크기가 상기 내측테두리의 크기에 비해 더 크게 형성되어진다.

상기 외측홈과 내측홈이 상기 하우징인서트홈에 형성되면 사각단면으로 형성되는 반면 상기 모듈인서트홈에 형성되면 타원단면으로 형성되어진다.

상기 외측테두리와 상기 내측테두리는 타원형상을 이루고, 각각의 압축률을 다르게 형성되어진다.

상기 외측테두리와 상기 내측테두리는 연결판으로 연결되고, 상기 연결판에는 상기 조립하우징과 파워모듈의 밀착면에 밀착되어 탄성압축되는 중간돌기가 더 형성되어진다.

이러한 본 발명은 고무재질의 기밀링이 적용되어 파워모듈의 밀착면을 기밀처리함으로써 기밀용 씰런트가 적용될 때 발생되었던 제반 문제들을 모두 해소할 수 있고, 씰런트 도포에 비해 초기 기밀성능 및 내구 성능이 향상되고, 특히 조립의 편의성이 크게 향상되고 원가도 절감되는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 인버터의 파워모듈장치의 조립구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인버터의 파워모듈장치의 조립단면도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 인버터의 파워모듈장치의 조립구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 파워모듈장치는 조립하우징(1)과, 상기 조립하우징(1)의 외곽으로 뚫린 구멍으로 끼워지는 보스를 구비한 파워모듈(5)과, 상기 조립하우징(1)과 상기 파워모듈(5)의 밀착면으로 구비되어 상기 밀착면의 기밀을 유지하는 기밀링(10)으로 구성된다.

상기 기밀링(10)을 이용한 기밀구조는 다양한 구조로 적용되지만, 본 실시예에선 상기 조립하우징(1)과 상기 파워모듈(5)의 밀착면에 각각 홈을 파고, 상기 기밀링(10)이 상기 파여진 홈으로 끼워지는 구조를 적용한다.

이를 위해 상기 조립하우징(1)의 밀착면에는 하우징인서트홈(2)이 둘레를 따라 파여지고, 상기 파워모듈(5)의 밀착면에도 상기 하우징인서트홈(2)과 동일한 형상으로 모듈인서트홈(6)이 파여지며, 상기 기밀링(10)은 상기 하우징인서트홈(2)과 상기 모듈인서트홈(6)에 끼워지는 형상으로 이루어진다.

도 2는 본 실시예에 따른 인버터의 파워모듈장치의 조립단면도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 하우징인서트홈(2)과 상기 모듈인서트홈(6)은 둘레를 따라 파여진 외측홈(3,7)과, 상기 외측홈(3,7)에 대해 안쪽위치로 간격을 두고 둘레를 따라 파여진 내측홈(4,8)으로 이루어진다.

상기 외측홈(3,7)의 단면크기는 상기 내측홈(4,8)의 단면크기에 비해 더 크게 형성되어진다.

상기 하우징인서트홈(2)의 외측홈(3)과 내측홈(4)은 사각단면으로 형성하지만, 상기 모듈인서트홈(6)의 외측홈(7)과 내측홈(8)은 계란을 반으로 자른 타원단면으로 형성한다.

하지만, 필요에 따라 상기 하우징인서트홈(2)과 상기 모듈인서트홈(6)의 외측홈(3,7)과 내측홈(4,8)은 동일한 단면으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 기밀링(10)은 경도가 60~80정도이며, 냉각수에 대한 내화학성이 확보되어 있고 고온 및 저온에 변형이 작은 재질로 만들어진다.

상기 기밀링(10)은 끼워지는 조립하우징(1)과 상기 파워모듈(5)의 밀착면 구조에 따라 다르지만, 본 실시예에선 직사각형상의 고리 구조를 형성된다.

상기 기밀링(10)은 일정 길이를 갖는 연결판(13)의 바깥쪽으로 형성된 외측테두리(11)와, 상기 연결판(13)의 안쪽으로 형성된 내측테두리(12)로 이루어진다.

상기 외측테두리(11)와 상기 내측테두리(12)는 상기 연결판(13)을 중심위치로 하여 계란과 같은 타원형상을 이루고, 상기 외측테두리(11)의 크기가 상기 내측테두리(12)의 크기에 비해 더 크게 형성된다.

상기 외측테두리(11)와 상기 내측테두리(12)는 동일한 압축율을 가질 수 있지만, 본 실시예에선 서로 다른 압축율을 갖는게 바람직하다.

일례로, 상기 외측테두리(11)는 2차로 냉각수 기밀을 형성하므로 약 10~30%의 압축률로 설정되고, 상기 내측테두리(12)는 1차로 냉각수 기밀을 형성하므로 약 20~40%의 압축률로 설정되어진다.

또한, 상기 연결판(13)에는 간격을 두고 작은 크기의 중간돌기(14)가 적어도 1개 이상 형성됨으로써, 상기 연결판(13)이 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 밀착면에 밀착되었을 때 상기 중간돌기(14)가 보조적인 기밀을 더 형성할 수 있게 된다.

상기 중간돌기(14)는 서로 간격을 두고 2개가 형성됨이 바람직하다.

본 실시예와 같이 기밀링(10)이 적용됨으로써 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 조립공정이 극히 간단해 질 수 있게 된다.

즉, 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 조립전 상기 조립하우징(1)의 하우징인서트홈(2)에 기밀링(10)을 먼저 끼워 준 후, 파워모듈(5)의 모듈인서트홈(6)에 상기 기밀링(10)이 끼워지도록 맞춘 상태에서 조립하우징(1)에 상기 파워모듈(5)을 결합함으로써 완료되어진다.

이로 인해 본 실시예에선 씰런트 기밀처리시 경화에 소요되는 최대 3시간의 조립시간을 단축할 수 있게된다.

이러한 간단한 조립공정으로 파워모듈(5)이 조립하우징(1)에 결합되고, 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 밀착면이 기밀링(10)으로 냉각수 기밀처리 되어진다.

본 실시예에 따른 상기 기밀링(10)은 통상 3단계의 냉각수 기밀 성능이 구현될 수 있게 된다.

즉, 상기 기밀링(10)의 내측테두리(12)가 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 내측홈(4,8)에 끼워짐으로써 1차로 냉각수 기밀을 형성하고, 상기 내측테두리(12)에 간격을 두고 형성된 외측테두리(11)가 상기 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 외측홈(4,8)에 끼워짐으로써 2차로 냉각수 기밀을 형성하게 된다.

이와 더불어 상기 내측테두리(12)와 외측테두리(11)를 연결한 연결판(13)이 상기 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 밀착면에 밀착되면, 상기 연결판(13)의 중간돌기(14)가 상기 밀착면을 통해 눌려져 밀착됨으로써 다시 냉각수 기밀을 형성하게 된다.

상기와 같이 기밀링(10)으로 밀착면을 형성하는 조립하우징(1)과 파워모듈(5)의 냉각수 기밀이 형성됨으로써, 상기 기밀링(10)대신 기밀용 씰런트가 적용될 때 발생되었던 경화공정에 따른 조립시간의 과도한 소요와 씰런트의 취급어려움등이 모두 해소됨은 물론 냉각수 기밀성능도 더욱 향상될 수 있게 된다.

1 : 조립하우징 2 : 하우징인서트홈
3,7 : 외측홈 4,8 : 내측홈
5 : 파워모듈 6 : 모듈인서트홈
10 : 기밀링
11 : 외측테두리 12 : 내측테두리
13 : 연결판 14 : 중간돌기

Claims (8)

1. 조립결합시 밀착되는 밀착면으로 하우징인서트홈이 둘레를 따라 파여진 조립하우징과,
   상기 조립하우징과 밀착되는 밀착면으로 모듈인서트홈이 둘레를 따라 파여진 파워모듈과,
   상기 하우징인서트홈과 상기 모듈인서트홈으로 끼워져 상기 밀착면의 냉각수 기밀을 형성하는 기밀링을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조립하우징의 하우징인서트홈과 상기 파워모듈의 모듈인서트홈은 이중으로 파여진 홈으로 이루어지고, 상기 기밀링도 상기 홈에 끼워지는 이중 돌기구조인 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 이중으로 파여진 홈은 상기 밀착면의 둘레를 따라 파여진 외측홈에 대해 안쪽위치로 간격을 두고 둘레를 따라 파여진 내측홈으로 이루어지고, 상기 이중 돌기구조는 외측홈과 상기 내측홈에 각각 끼워지는 외측테두리와 내측테두리인 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 외측홈의 단면크기는 상기 내측홈의 단면크기에 비해 더 크게 형성되고, 상기 외측테두리의 크기가 상기 내측테두리의 크기에 비해 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 외측홈과 내측홈이 상기 하우징인서트홈에 형성되면 사각단면으로 형성되는 반면 상기 모듈인서트홈에 형성되면 타원단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 외측테두리와 상기 내측테두리는 타원형상을 이루고, 각각의 압축률을 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 외측테두리와 상기 내측테두리는 연결판으로 연결되어진 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.
   
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 연결판에는 상기 조립하우징과 파워모듈의 밀착면에 밀착되어 탄성압축되는 중간돌기가 더 형성되어진 것을 특징으로 하는 인버터의 파워모듈장치.

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