KR20140101094A

KR20140101094A - 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조

Info

Publication number: KR20140101094A
Application number: KR1020130014229A
Authority: KR
Inventors: 강지희
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-08-19

Abstract

본 발명에서는 결합부재의 주변에 기밀부재를 배치하여 냉각핀에 흐르는 냉각수가 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

Description

파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조{COMBINING STRUCTURE OF POWERMODULE AND INVERTOR HOUSING}

본 발명은 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파워모듈에서 발생된 고온을 냉각수를 이용하여 냉각시킬 때, 냉각수가 파워모듈의 상부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 인버터는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 장치로서, 적절한 변환 방법이나 스위칭 소자, 제어 회로를 통해 원하는 전압과 주파수를 얻기 위한 장치이다.

또한, 인버터는 사용용도에 따라 DC-AC 전력변환의 인버터, 전동기 제어에 사용되는 인버터, 조명기기용 인버터로 나누게 되며, 인버터에는 배터리로부터 DC 전원을 공급받아 모터 구동용 전원을 공급하는 파워모듈이 조립된다.

상기 파워모듈은 전원공급으로 인해 고온이 발생되는 부품으로써, 안정적인 작동을 위해 고온을 냉각시켜 줘야 한다.

이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 상기 하우징(10)의 하면에는 냉각핀(11)이 형성되고, 상기 파워모듈(20)에서 발생된 고온을 냉각시키기 위해 상기 냉각핀(11) 사이로 상기 냉각수가 흐르면서 상기 파워모듈(20)의 고온을 냉각시킨다.

그리고, 상기 파워모듈(20)과 하우징(10)은 상기 파워모듈(20)의 상부로부터 하부 방향으로 결합부재에 의해 결합되는데, 상기 파워모듈(20)과 하우징(10)은 결합부재, 바람직하게는 볼트부재(12)로 결합되기 때문에 상기 볼트부재(12)의 나사부가 상기 하우징(10)을 관통되어 상기 하우징(10)의 외부로 노출되지 않도록 하고, 상기 냉각수가 상기 냉각핀(11)으로부터 상기 파워모듈(20)의 상부로 유입되지 않도록 상기 냉각핀(11) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 볼트탭 가공을 위한 여유살(13)이 형성된다.

따라서, 냉각핀 사이에는 상기 하우징(10)의 하면으로부터 하부 방향으로 돌출된 상기 여유살(13)이 형성됨으로써, 상기 냉각핀(11) 사이에 흐르는 냉각수의 유동 속도 등이 저하되어 냉각효과가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 좁은 냉각핀(11) 사이에 상기 여유살(13)을 형성하여야 하기 때문에 가공성도 매우 떨어지게 되며 원가상승의 원인이 되고 있다.

따라서, 상기 파워모듈(20)의 냉각효율을 높이고, 상기 냉각핀(11)의 제작의 편의를 위해서는 상기 여유살(13)을 제거해야 하는데, 상기 여유살(13)을 제거하게 될 경우 상기 볼트부재(12)가 관통되는 틈을 통해 상기 냉각수가 상기 파워모듈(20)의 상부로 유입되는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2012-0121514 (2012, 11, 06)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉각수가 냉각핀 사이로 효과적으로 유동하여 파워모듈의 고온을 효과적으로 냉각시키면서 냉각수가 파워모듈의 상면으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파워모듈과 인버터 하우징의 결합 구조는, 제1 결합공이 관통형성된 브라켓과, 상기 브라켓의 상면에 회로소자가 탑재되어 이루어진 파워모듈과, 상기 파워모듈의 하부에 배치되고, 하면에는 하방향으로 다수개의 냉각핀이 돌출 형성되며, 상기 냉각핀 사이에는 상기 제1 결합공과 연통되는 제2 결합공이 관통형성된 인버터 하우징과, 상기 제1 결합공과 상기 제2 결합공을 관통하여 상기 파워모듈과 상기 인버터 하우징을 결합하는 결합부재 및 상기 냉각핀 사이로 흐르는 냉각수가 상기 제1 결합공 및 제2 결합공을 통하여 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 방지하는 기밀부재;를 포함하여 이루어진다.

상기 기밀부재는, 상기 브라켓의 상면에서 상기 제1 결합공의 둘레에 형성된 제1 삽입홈에 삽입되고, 상기 결합부재와 맞닿는 제1 오링 및 상기 인버터 하우징의 상면에서 상기 제2 결합공의 둘레에 형성된 제2 삽입홈에 삽입되고, 상기 브라켓의 하면과 맞닿는 제2 오링으로 이루어진다.

상기 결합부재는, 상기 제1 결합공과 제2 결합공을 관통하는 삽입부 및 상기 삽입부의 상단에 형성되고, 상기 제2 오링의 직경보다 크며, 상기 삽입부가 상기 인버터 하우징의 하방향으로 삽입할 때 상기 제2 오링과 밀착되어 상기 냉각수가 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 방지하는 걸림부로 이루어진다.

또는, 상기 기밀부재는, 상기 결합부재의 외주면과 상기 제2 결합공의 내측면에 사이에 배치되는 실란트로 이루어진다.

본 발명에 의하면, 상기 냉각핀 사이로 돌출된 여유살을 제거함으로써 상기 냉각핀 사이로 흐르는 냉각수가 상기 파워모듈에서 발생하는 고온을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 상기 결합부재와 제1 결합공 및 제2 결합공 사이에 상기 기밀부재를 구비함으로써, 상기 냉각수가 상기 제1 결합공 및 제2 결합공을 통해 상기 파워모듈의 상면에 탑재된 회로소자와 접촉되어 발생되는 인버터의 오작동을 방지할 수 있다.

상기 제1 오링 및 제2 오링이 각각 상기 결합부재의 걸림부 및 상기 브라켓의 하면과 맞닿음으로써, 상기 파워모듈과 상기 인버터 하우징이 결합될 때 상기 냉각수가 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 이중으로 방지할 수 있다.

상기 걸림부가 상기 제2 오링과 맞닿는 상태에서 상기 삽입부가 제1 결합공과 제2 결합공을 관통하여 상기 인버터 하우징의 하방향으로 삽입될수록 결합부재의 결합력이 강해짐과 동시에, 상기 걸림부와 제2 오링의 밀착력도 강해져 상기 냉각수가 제1 결합공 및 제2 결합공을 통해 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 제1 결합공의 내측면에 상기 실란트를 도포하여 별도의 추가 부품없이 상기 냉각수가 상기 제1 결합공 및 제2 결합공을 통해 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조를 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 부분단면도이다.
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 부분단면도이다.

본 발명에서는 냉각핀 사이에 인버터 하우징의 하면으로부터 하부 방향으로 돌출된 여유살을 제거함으로써, 냉각수의 유동 속도 등이 저하되는 것을 방지하여 파워모듈의 고온을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 기밀부재를 배치함으로써, 결합부재가 관통되는 제1 및 제2 결합공의 틈을 통해 상기 냉각수가 상기 파워모듈의 상부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 분해 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 부분단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조는 파워모듈(100)과, 인버터 하우징(200)과, 결합부재(300) 및 기밀부재(400)를 포함하여 이루어진다.

상기 파워모듈(100)은 상기 인버터 하우징(200)의 상부에 배치되고, 브라켓(110) 및 회로소자(120)를 포함하여 이루어진다.

상기 브라켓(110)은 상면에 상기 회로소자(120)가 탑재되어 상기 파워모듈(100)의 스위칭 작용을 구현하고, 상기 스위칭 작용으로 인해 상기 인버터를 구동시킨다.

상기 브라켓(110)에는 상기 인버터 하우징(200)과 결합되기 위한 제1 결합공(130)이 관통형성되어 있다.

상기 제1 결합공(130)은 바람직하게는 상기 브라켓(110)의 모서리 부분에 각각 형성되고, 상기 브라켓(110)의 상면에는 상기 제1 결합공(130) 둘레에 상기 기밀부재(400)가 수용되는 홈 형상의 제1 삽입홈(140)이 형성된다.

그리고, 상기 제1 결합공(130)에는 상기 결합부재(300)가 삽입되어 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)이 결합될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제1 결합공(130)은 상기 인버터 하우징(200)과 결합할 수 있는 곳이라면 상기 브라켓(110)의 모서리 부분 외에 다른 위치에서 다양한 갯수로 형성됨도 가능하며, 상기 제1 삽입홈(140)도 상기 제1 결합공(130)과 같은 위치에서 상기 제1 결합공(130)과 같은 갯수로 형성된다.

여기서, 상기 파워모듈(100)은 상기 스위칭 작용이 상기 파워모듈(100)의 발열량을 높이는 주 원인이 된다.

따라서, 상기 파워모듈(100)은 상기 제1 결합공(130)에 삽입되는 상기 결합부재(300)를 통해 상기 인버터 하우징(200)과 결합하여 충분히 냉각되도록 한다.

상기 인버터 하우징(200)은 인버터를 이루는 각종 부품들을 수용할 수 있는 것으로서, 제2 결합공(210) 및 냉각핀(220)이 형성되어 있다.

상기 제2 결합공(210)은 상기 제1 결합공(130)과 연통되는 위치에 형성되고, 상기 파워모듈(100)과 맞닿는 면 즉, 상기 인버터 하우징(200)의 상면에서 상기 제2 결합공(210) 둘레에는 상기 기밀부재(400)가 수용될 수 있도록 홈 형상의 제2 삽입홈(230)이 형성된다.

그리고, 상기 제2 결합공(210)은 상기 냉각핀(220) 사이에 관통형성된다.

따라서, 상기 파워모듈(100)의 제1 결합공(130)과 상기 인버터 하우징(200)의 제2 결합공(210)은 상기 결합부재(300)가 삽입됨으로써, 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)을 서로 결합시킬 수 있다.

상기 냉각핀(220)은 상기 인버터 하우징(200)의 하면에서 하방향으로 다수개가 돌출 형성되고, 상기 인버터 하우징(200)의 하부에서 유동하는 냉각수가 상기 냉각핀(220) 사이로 흘러 상기 인버터 하우징(200)의 상부에 결합된 상기 파워모듈(100)의 고온을 냉각시킨다.

여기서, 상기 냉각핀(220) 사이에는 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)을 관통한 상기 결합부재(300)의 끝단이 삽입된다.

상기 결합부재(300)는 상기 파워모듈(100)의 제1 결합공(130) 및 상기 인버터 하우징(200)의 제2 결합공(210)에 삽입되어 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)을 서로 결합시키는 것으로서 삽입부(310)와 걸림부(320)로 이루어진다.

상기 삽입부(310)는 상기 제1 결합공(130)에서 상기 제2 결합공(210) 방향으로 삽입되어 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)을 결합한다.

상기 삽입부(310)의 외주면에는 숫나사산이 형성되고 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)의 내주면에는 암나사산이 형성되어 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)과 나사결합으로 결합될 수 있다.

이와 달리 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)은 리벳과 같은 결합부재를 통해 결합될 수도 있다.

상기 걸림부(320)는 상기 삽입부(310)의 상단에 형성되고, 상기 제1 삽입홈(140)의 직경보다 크게 형성되며, 상기 삽입부(310)가 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)으로 삽입될 때 상기 기밀부재(400)와 밀착된다.

상기 기밀부재(400)는 상기 냉각핀(220) 사이로 흐르는 냉각수가 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)의 틈을 통해 상기 파워모듈(100)의 상면에 탑재된 각종 회로소자(120)로 이동하는 것을 방지한다.

따라서, 상기 냉각수가 상기 파워모듈(100)의 상면에 탑재된 회로소자(120)와 접촉되어 발생되는 인버터의 오작동을 방지할 수 있다.

이러한, 상기 기밀부재(400)는 제1 오링(410)과 제2 오링(420)으로 이루어진다.

상기 제1 오링(410)은 상기 파워모듈(100)의 상면에 형성된 상기 제1 삽입홈(140)에 삽입되어 상기 결합부재(300)의 걸림부(320) 하면과 맞닿는다.

상기 제2 오링(420)은 상기 인버터 하우징(200)의 상면에 형성된 상기 제2 삽입홈(230)에 삽입되어 상기 브라켓(110)의 하면과 맞닿는다.

따라서, 상기 기밀부재(400)는 상기 제1 결합공(130)과 제2 결합공(210)에 상기 결합부재(300)가 관통되어 삽입될 때, 상기 제1 오링(410) 및 상기 제2 오링(420)이 각각 상기 결합부재(300)의 걸림부(320) 및 상기 브라켓(110)의 하면과 맞닿음으로써, 상기 냉각수가 상기 파워모듈(100)의 상면으로 이동하는 것을 이중으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 걸림부(320) 및 브라켓(110)의 하면이 각각 상기 제1 오링(410)과 제2 오링(420)과 맞닿는 상태에서 상기 삽입부(310)가 제1 결합공(130)과 제2 결합공(210)을 관통하여 상기 인버터 하우징(200)의 하방향으로 삽입될수록 결합부재(300)의 결합력이 강해짐과 동시에, 상기 걸림부(320)와 제2 오링(420)의 밀착력도 강해진다.

즉, 상기 걸림부(320)와 제1 오링(410), 상기 브라켓(110)의 하면과 제2 오링(420)의 밀착력이 강해져 상기 냉각수가 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)을 통해 상기 파워모듈(100)의 상면으로 이동하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

여기서, 상기 기밀부재(400)는 제1 오링(410) 및 제2 오링(420)으로 구성되는 것으로서, 각각 상기 결합부재(300)의 걸림부(320) 및 상기 브라켓(110)의 하면에 밀착되어 상기 냉각수의 유입을 방지하는 것으로 설명하였으나, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제2 결합공(210) 내면과 상기 결합부재(300)의 삽입부(310) 외주면 사이에 실란트(430)를 배치함도 가능하다.

따라서, 상기 실란트(430)는 상기 냉각수가 상기 파워모듈(100)의 상면으로 이동하는 것을 방지하기 위해 별도의 추가 부품 없이 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210) 내면과 상기 결합부재(300)의 삽입부(310) 외주면 사이에 배치하여 상기 냉각수가 상기 파워모듈(100)의 상면으로 이동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 실란트(430)는 상기 제2 결합공(210)의 내면에 도포될 수도 있고, 상기 제1 결합공(130)의 내면에 도포될 수도 있으며, 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)의 내면에 동시에 도포될 수도 있다.

이상 상술한 바와 같이 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조는 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 구조 즉, 인버터 하우징(10)에서 냉각핀(11) 사이에 볼트탭을 형성하고, 상기 냉각핀(11) 사이에 상기 냉각수가 상기 파워모듈(20)의 상면으로 이동하는 것을 방지하기 위해 여유살(13)이 형성되어 상기 냉각수의 유동을 방해하였던 것과는 달리, 본 발명에서는 상기 여유살을 삭제하여 상기 냉각핀(220) 사이로 흐르는 냉각수가 유동하는데 있어서 방해를 최소화하여 유동함으로써 상기 파워모듈(100)의 고온을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 상기 파워모듈(100)의 제1 결합공(130)과 인버터 하우징(200)의 제2 결합공(210)에 상기 결합부재(300)를 삽입하여 상기 파워모듈(100)과 상기 인버터 하우징(200)을 서로 결합함으로써, 상기 파워모듈(100)의 제1 삽입홈(140)에 삽입되고 상기 결합부재(300)의 걸림부(320)와 맞닿는 제1 오링(410)과, 상기 인버터 하우징(200)의 제2 삽입홈(230)에 삽입되고 상기 브라켓(110)의 하면과 맞닿는 제2 오링(420)의 기밀에 의해 상기 냉각핀(220) 사이로 흐르는 냉각수가 상기 제1 결합공(130) 및 제2 결합공(210)의 틈을 통해 상기 파워모듈(100)의 상면으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 파워모듈 110: 브라켓
120: 회로소자 130: 제1 결합공
140: 제1 삽입홈 200: 하우징
210: 제2 결합공 220: 냉각핀
230: 제2 삽입홈 300: 결합부재
310: 삽입부 320: 걸림부
400: 기밀부재 410: 제1 오링
420: 제2 오링 430': 실란트

Claims

제1 결합공이 관통형성된 브라켓과, 상기 브라켓의 상면에 회로소자가 탑재되어 이루어진 파워모듈;
상기 파워모듈의 하부에 배치되고, 하면에는 하방향으로 다수개의 냉각핀이 돌출 형성되며, 상기 냉각핀 사이에는 상기 제1 결합공과 연통되는 제2 결합공이 관통형성된 인버터 하우징;
상기 제1 결합공과 상기 제2 결합공을 관통하여 상기 파워모듈과 상기 인버터 하우징을 결합하는 결합부재; 및
상기 냉각핀 사이로 흐르는 냉각수가 상기 제1 결합공 및 제2 결합공을 통하여 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 방지하는 기밀부재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조.
청구항 1에 있어서,
상기 기밀부재는,
상기 브라켓의 상면에서 상기 제1 결합공의 둘레에 형성된 제1 삽입홈에 삽입되고, 상기 결합부재와 맞닿는 제1 오링; 및
상기 인버터 하우징의 상면에서 상기 제2 결합공의 둘레에 형성된 제2 삽입홈에 삽입되고, 상기 브라켓의 하면과 맞닿는 제2 오링;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조.
청구항 2에 있어서,
상기 결합부재는,
상기 제1 결합공과 제2 결합공을 관통하는 삽입부; 및
상기 삽입부의 상단에 형성되고, 상기 제2 오링의 직경보다 크며, 상기 삽입부가 상기 인버터 하우징의 하방향으로 삽입할 때 상기 제2 오링과 밀착되어 상기 냉각수가 상기 파워모듈의 상면으로 이동하는 것을 방지하는 걸림부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조.
청구항 1에 있어서,
상기 기밀부재는,
상기 결합부재의 외주면과 상기 제2 결합공의 내측면에 사이에 배치되는 실란트;로 이루어진 것을 특징으로 하는 파워모듈과 인버터 하우징의 결합구조.