KR20120116187A - 인버터 - Google Patents

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KR20120116187A KR1020110033778A KR20110033778A KR20120116187A KR 20120116187 A KR20120116187 A KR 20120116187A KR 1020110033778 A KR1020110033778 A KR 1020110033778A KR 20110033778 A KR20110033778 A KR 20110033778A KR 20120116187 A KR20120116187 A KR 20120116187A
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Abstract

인버터가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 인버터는, 프레임과, 프레임의 내측을 제1 및 제2 공간으로 분리하는 차폐판과, 프레임의 내측의 제 1 공간에 위치되는 제1발열부품 및 제 2 공간의 내부에 위치되며, 제1발열부품의 발열 온도보다 낮은 작동 온도를 갖는 제2발열부품을 포함하고, 차폐판에 의해 제1발열부품에서 발생되는 열 및 전자파가 제2발열부품으로 전달되는 것이 차단된다.

Description

인버터{INVERTER}
본 발명은 인버터에 관한 것이다.
인버터는 직류 전력을 교류 전력으로 바꾸는 장치로서, 전력반도체, 전력제어 회로모듈, 커패시터(capacitor) 및 인덕터(Inductor) 등으로 구성된다.
여기서, 전력반도체는 전력 장치용 반도체소자로서, 인버터 내부에 전력 전달을 제어하는 스위치이다. 전력 반도체는 작동시 많은 열을 발생시키는데, 이와 같이 발생되는 열을 견디기 위하여 전력반도체는 일반적으로 150℃ 정도의 온도를 견딜 수 있도록 형성된다.
그리고, 전력제어 회로모듈은 전력 반도체를 제어하는 전자회로의 모듈이다. 이 때, 전력 제어 회로 모듈은 원활한 작동을 위하여 70℃ 이하의 주위온도를 필요로 한다.
한편, 인덕터는 도선을 코일 형태로 감아서 코일 사이의 자속쇄교를 증가시켜 인덕턴스(Inductance)를 얻는 장치로서, 발열량이 많아 부품 자체의 온도가 높이 올라가지만 보통 150℃의 고온에 견딜 수 있도록 설계된다.
한편, 커패시터는 전기에너지를 저장하는 축전기(蓄電器)인데, 작동시 견딜 수 있는 온도가 85℃정도이며, 주위온도가 작동온도 보다 10도K 높은 경우 수명이 절반으로 줄어드는 문제가 있다.
특히, 커패시터 및 전력반도체 등이 전력제어 회로모듈과 한 공간 안에 위치되면 전력제어 회로모듈이 커패시터 및 전력 반도체에서 발생되는 열에 의해 손상되는 문제가 있다.
또한, 커패시터 및 전력제어 회로모듈과 인덕터가 한 공간 안에 위치될 경우 고온의 인덕터의 복사열의 영향을 받아 커패시터 및 전력제어 회로모듈의 수명이 감소하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 인버터 내부에서 발생되는 열이 전력반도체를 제어하는 전력제어 회로모듈에 전달되는 것을 차단하는 구조의 인버터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 인버터는, 프레임과, 상기 프레임의 내측을 제1 및 제2 공간으로 분리하는 차폐판과, 상기 프레임의 내측의 상기 제 1 공간에 위치되는 제1발열부품 및 상기 제 2 공간의 내부에 위치되며, 상기 제1발열부품의 발열 온도보다 낮은 작동 온도를 갖는 제2발열부품을 포함하고, 상기 차폐판에 의해 상기 제1발열부품에서 발생되는 열 및 전자파가 상기 제2발열부품으로 전달되는 것이 차단될 수 있다.
상기 프레임의 일측에 위치되어 상기 제1 및 제2 공간을 거쳐 상기 프레임의 타측으로 송풍하는 냉각팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 차폐판은, 상기 냉각팬의 송풍시 상기 제2 공간을 관통하여 송풍되도록 일측 및 타측단 유입홀 및 배출홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 공간과, 상기 냉각팬의 사이에 위치되고, 내부에 냉매가 유동되는 열교환기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 공간과 소정 거리 이격된 거리에 위치되도록 상기 프레임의 상기 타측에 위치되는 인덕터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각팬은, 상기 프레임의 하측에 위치되고, 상기 인덕터는 상기 프레임의 상측에 위치될 수 있다.
또한, 상기 프레임 및 상기 인덕터를 내부에 수용하는 수용함을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프레임의 측면을 감싸도록 설치되는 막음판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1발열부품은, 커패시터 또는 전력반도체를 포함하고, 상기 제2발열부품은, 전력제어 회로모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 인버터 내부에서 발생되는 열이 전력반도체를 제어하는 전력제어 회로모듈에 전달되는 것을 차단하여, 전력제어 회로모듈의 오동작을 방지하고, 수명의 단축을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터에서 수용함과 막음판이 제거된 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터에서 수용함과 막음판이 제거된 상태의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 차폐판의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인버터에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터에서 수용함과 막음판이 제거된 상태의 사시도이다.
또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터에서 수용함과 막음판이 제거된 상태의 정면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 차폐판의 사시도이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인버터는, 인버터(1)의 기본 틀을 형성하는 프레임(10)과, 프레임에 설치되는 제1발열부품 및 제1발열부품 보다 적게 발열되는 제2발열부품과, 프레임의 내측을 제1 및 제2 공간으로 분리하는 차폐판(40)과, 인버터(1)의 내부를 냉각하는 냉각팬(20)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 인버터(1)는 인덕터(70)와, 주변을 냉각하는 열교환기(30)와, 프레임의 둘레를 감싸는 막음판(80)과, 프레임에 설치되는 장치들을 내부에 수용하는 수용함(90)을 포함할 수 있다.
보다 상세히, 도 1에 도시된 바와 같이, 수용함(90)은, 프레임(10) 및 인덕터(70)를 내부에 수용할 수 있고, 내측면이 프레임(10) 및 인덕터(70)의 외측면에서 일정거리 이격되는 거리에 위치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 막음판(80)은, 프레임(10)의 측면 둘레를 감싸도록 설치되되, 프레임(10)의 상측 및 하측 방향으로 개방되도록 설치될 수 있다.
이때, 프레임(10)의 개방된 방향은 상,하측만으로 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 공기의 흐름에 따라 좌측 및 우측일 수 있다.
그리고, 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(10)은, 사각 기둥형태의 틀을 형성할 수 있다. 이때, 프레임(10)은 예를 들어 금속재질의 빔(beam)으로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 프레임(10)은, 냉각팬(20)을 프레임(10) 또는 열교환기(30)에 고정하는 제1 고정 프레임(12)과, 열교환(30)기를 프레임(10)에 고정하는 제2 고정 프레임(13)과, 인덕터(70)를 프레임(10)에 고정하는 제3 고정 프레임(17)을 더 포함할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차폐판(40)은, 프레임(10)의 내부를 제1 공간(50) 및 제2 공간(60)으로 분리하기 위하여 설치되는 구성 요소이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레임 내부에 차폐판이 설치됨에 따라, 프레임의, 제1공간(50)에 위치된 구성요소들, 예를 들어, 커패시터 및 전력 반도체 등로부터 발생되는 열 또는 전자파가 제2공간에 설치된 구성요소, 예를 들어 전력 제어 회로 모듈로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 있어서, "1 공간"이란 프레임 내부에서 차폐판에 의하여 분할되는 공간 중 인버터의 커패시터 및 전력 반도체와 같이 비교적 고온의 열을 발생시키는 구성요소들이 설치되는 공간을 의미하며, "제2 공간"이란 전력 제어 회로 모듈과 같이 고온의 열이 전달되면 원활한 작동이 어려운 구성요소들이 설치되는 공간을 의미하는 것으로 규정한다.
이때, 차폐판(40)은 사면체 형태에서 일방향 측면이 개구된 형태로 형성될 수 있지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 반구 형태 등으로 형성될 수 있다.
또한, 차폐판(40)은 차폐벽(41)과, 유입단(42) 및 배출단(43)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 차폐벽(41)은 프레임(10)의 제1 및 제2 공간(50,60)을 분리하는 위치에 설치될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서 볼 때, 프레임(10)의 내부에 상하방향으로 위치된다. 이때, 차폐벽(41)은 디귿자("ㄷ") 형태의 횡방향 단면을 갖도록 형성될 수 있지만, 반드시 본 발명의 차폐벽(41)의 형태가 여기에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 반원 또는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다.
한편, 차폐벽(41)의 하측 및 상측에 유입단(42) 및 배출단(43)이 위치된다. 이 때, 유입단(42) 및 배출단(43)에는 각각 상기 냉각팬(20)의 송풍시 상기 제2 공간(60)을 관통하여 송풍되도록 복수개의 유입홀(42a) 및 배출홀(43a)이 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 유입단(42) 및 배출단(43)의 위치는 반드시 차폐벽(41)의 하측 및 상측을 의미하는 것은 아니며, 예를 들어, 좌측 및 우측을 의미할 수 있다.
한편, 제1발열부품은 인버터(1)를 구성하는 구성요소 중 다른 구성요소의 원활한 작동을 방해할 수 있는 정도로 고온의 열을 발생시키는 구성요소들로서, 예를 들어, 커패시터(51) 또는 전력반도체(52) 등일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1발열부품은 프레임(10)의 내부에 형성되는 제1 공간(50)에 위치되도록 프레임(10)에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정될 수 있다.
한편, 제2발열부품은 인버터(1)를 구성하는 구성 요소 중 고온의 열이 전달되면 원활한 작동이 어려운 구성요소로서, 예를 들어 전력반도체(52)를 제어하여 인버터(1)의 내부로 유입되는 전력의 공급을 제어하는 전력제어 회로모듈(61)으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 전력제어 회로모듈(61)은 CPU(central processing unit) 일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 발열 부품은 프레임(10)의 내부에 형성되는 제2 공간(60)에 위치되도록 차폐판(40)의 일측면에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각팬(20)은, 프레임(10)의 하측에 위치되고, 프레임(10)의 상측 방향으로 송풍하여, 프레임(10)의 제1 및 제2 공간(50,60)을 냉각시킨다.
이때, 냉각팬(20)의 구조는 예를 들어 모터(미도시)가 회전날개(미도시)를 회전시켜 송풍하는 구조일 수 있지만, 냉각팬(20)의 구조가 여기에 한정되는 것은 아니며 냉각팬(20)의 다양한 구조는 당업자에 의해 널리 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 열교환기(30)는, 프레임(10)의 내부에 형성된 제1 및 제2 공간(50,60)과, 냉각팬(20)의 사이에 위치되어 주변 공간을 냉각시킬 수 있다.
또한, 열교환기(30)는 중앙부가 그물 형태로 형성될 수 있고, 내부에 냉매가 유동하도록 형성될 수 있다. 이때, 냉매는 냉각수로 이루어질 수 있다.
아울러, 열교환기(30)에 냉각수를 공급하는 유입관(31) 및 냉각수를 배출하는 배출관(32)이 연결된다. 이때, 냉각수는 펌프(미도시) 등의 이동 수단에 의하여 유입관(31)으로 유입되어 열교환기(30)의 내부를 순환한 후 배출관(32)으로 배출되도록 형성된다. 여기서, 열교환기(30)는 자동차 등에 사용되는 냉각용 라지에이터와 유사한 구조로서 널리 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 인덕터(70)는, 프레임(10)의 타측에 위치되되, 제1공간(50) 및 제2공간(60)과 소정 거리 이격되는 위치에 설치될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인덕터(70)는 제1발열부품 및 제2발열부품으로부터 상측방향으로 일정거리 이격되도록 위치될 수 있다.
한편, 제1발열부품인 전력반도체(52) 및 커패시터(51)와, 제2발열부품인 전력제어 회로모듈(61)과, 인덕터(70)는 전선 등으로 전기적으로 상호 연결되어 작동될 수 있는데, 인버터(1) 내부의 구성 요소간의 상호 연결구조 및 작동 방법은 당업자에게 있어 널리 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생락하기로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 인버터의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터는 프레임(10)의 하측에 위치된 냉각팬(20)이 작동하여, 프레임(10)의 내부에 형성된 제1 및 제2 공간(50,60)을 통해 프레임(10)의 상측 방향으로 송풍하여, 프레임(10)의 제1 공간(50)에 위치된 제1발열부품인 커패시터(51) 및 전력반도체(52)와, 제2 공간(60)에 위치된 제2발열부품인 전력제어 회로모듈(61)을 동시에 냉각할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차폐판(40)이 프레임(10) 내부를 제1 및 제2 공간(50,60)으로 분할하도록 형성되므로, 프레임(10)의 제1 공간(50)에 위치된 커패시터(51) 및 전력반도체(52)에서 발생되는 열 및 전자파가 제2 공간(60)에 위치된 전력제어 회로모듈(61)에 직접적으로 전달되지 않게 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차폐판(40)의 하측 및 상측에 유입홀(42a) 및 배출홀(43a) 형성됨에 따라, 냉각팬(20)이 프레임(10)을 향해 송풍시, 송풍되는 바람이 유입홀(42a)을 거쳐 배출홀(43a)로 배출되어 프레임(10)의 제2 공간(60)에 위치된 전력제어 회로모듈(61)이 냉각될 수 있다.
아울러, 인덕터(70)가 커패시터(51), 전력반도체(52) 및 전력제어 회로모듈(61)의 상부방향으로 일정거리 이격되는 거리에 위치되어, 인덕터(70)로부터 발생되는 열의 영향을 커패시터(51)와, 전력반도체(52) 및 전력제어 회로모듈(61)이 한 공간 안에 있을 때 보다 적게 받을 수 있다.
또한, 냉각팬(20)을 통한 송풍시, 송풍되는 바람이 커패시터(51)와, 전력반도체(52) 및 전력제어 회로모듈(61)을 통과한 후 인덕터(70)를 통과하여 인덕터(70)에서 발생되는 열의 영향을 전력제어 회로모듈(61)이 보다 적게 받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 막음판(80)이 프레임(10)을 측면 둘레를 감싸도록 설치되어, 냉각팬(20)의 송풍시, 프레임(10)의 외측 측면으로 송풍되는 바람이 유출되지 않고 제1 및 제2 공간(50,60)으로 송풍을 할 수 있어, 제1 및 제2 공간에 위치된 커패시터(51)와, 전력반도체(52) 및 전력제어 회로모듈(61)의 냉각을 효과적으로 잘 할 수 있다.
또한, 프레임(10) 및 인덕터(70)가 수용함(90)에 수용시, 열교환기(30)의 내부에 냉각수가 수용되어 주변을 냉각시킬 수 있고, 냉각팬(20)이 송풍하는 공기가 열교환기(30)를 통과하여 낮아진 온도로 제1 및 제2 공간을 냉각할 수 있어, 즉 커패시터(51) 및 전력반도체(52)가 배치되는 제1공간과 전력제어 회로모듈(61)이 배치되는 제2공간을 별도로 송풍하여, 커패시터(51) 및 전력제어 회로모듈(61)의 냉각이 보다 잘 이루어질 수 있다.
이때, 열교환기(30)에 유입관(31) 및 배출관(32)을 통해 냉각수가 유입 및 배출되므로써, 지속적으로 낮은 온도의 냉각수가 공급될 수 있게 되어 제1 및 제2 공간(50,60)의 냉각이 잘 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 또 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 인버터
10 : 프레임 12 : 제1 고정 프레임
13 : 제2 고정 프레임 17 : 제3 고정 프레임
20 : 냉각팬 30 : 열교환기
31 : 유입관 32 : 배출관
40 : 차폐판 41 : 차폐벽
42 : 유입단 42a: 유입홀
43 : 배출단 43a: 배출홀
50 : 제1 공간 51 : 커패시터
52 : 전력반도체 60 : 제2 공간
61 : 전력제어 회로모듈 70 : 인덕터
80 : 막음판 90 : 수용함

Claims (9)

  1. 프레임;
    상기 프레임의 내측을 제1 및 제2 공간으로 분리하는 차폐판;
    상기 프레임의 내측의 상기 제 1 공간에 위치되는 제1발열부품; 및
    상기 제 2 공간의 내부에 위치되며, 상기 제1발열부품의 발열 온도보다 낮은 작동 온도를 갖는 제2발열부품; 을 포함하고,
    상기 차폐판에 의해 상기 제1발열부품에서 발생되는 열 및 전자파가 상기 제2발열부품으로 전달되는 것이 차단되는, 인버터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임의 일측에 위치되어 상기 제1 및 제2 공간을 거쳐 상기 프레임의 타측으로 송풍하는 냉각팬을 포함하는, 인버터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차폐판은,
    상기 냉각팬의 송풍시 상기 제2 공간을 관통하여 송풍되도록 일측 및 타측에 유입홀 및 배출홀이 형성되는, 인버터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공간과, 상기 냉각팬의 사이에 위치되고, 내부에 냉매가 유동되는 열교환기를 포함하는, 인버터.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공간과 소정 거리 이격된 거리에 위치되도록 상기 프레임의 상기 타측에 위치되는 인덕터를 포함하는, 인버터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 냉각팬은, 상기 프레임의 하측에 위치되고, 상기 인덕터는 상기 프레임의 상측에 위치되는, 인버터.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 프레임 및 상기 인덕터를 내부에 수용하는 수용함을 더 포함하는, 인버터.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임의 측면을 감싸도록 설치되는 막음판을 포함하는 인버터.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1발열부품은, 커패시터 또는 전력반도체를 포함하고,
    상기 제2발열부품은, 전력제어 회로모듈을 포함하는, 인버터.
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