KR20180070270A

KR20180070270A - 인버터 방열구조

Info

Publication number: KR20180070270A
Application number: KR1020160172778A
Authority: KR
Inventors: 이정기; 최준삼
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 주식회사 서연전자
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-26

Abstract

인버터 방열구조가 개시된다. 본 발명에 따른 인버터 방열구조는, 전력변환소자와 다수의 전기적 소자가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판이 장착되는 하부커버; 상기 인쇄회로기판의 상부를 커버하는 케이스부; 및 상기 케이스부의 적어도 일면에 형성되는 팬;을 포함하며, 상기 하부커버에는 상기 전력변환소자를 냉각하기 위한 가이드판이 수직으로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

인버터 방열구조{HEAT SINK STRUCTURE OF INVERTER}

본 발명은 인버터 방열구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팬커버의 설치없이 공기통로를 다수개 형성하여 내부회로기판에 구비되는 전력변환소자의 방열성이 향상되도록 하며, 설치구조를 단순화시킬 수 있는, 인버터 방열구조에 관한 것이다.

대용량의 전력변환장치(인버터, 컨버터 등)는 큰 전력을 변환시키기 위해 전력변환 소자(IGBT, FET, DIODE 등)를 직렬, 병렬 또는 Bridge 형태로 사용한다.

트랜스코일 및 전기소자들이 장착 구비되는 인쇄회로기판은 케이싱 안에 수용되어 인버터를 이루게 되며, 케이싱은 인버터의 전기소자들에 대한 외부의 충격은 물론 습도로부터 보호하는 역할을 한다.

일반적으로 대용량의 인버터는 작동 시 고온을 동반하게 되고 고온을 방치할 경우, 성능 저하 또는 제품 손상 등의 문제가 발생하게 된다. 이러한 발열 문제를 해결하기 위해 방열 구조, 방열 팬 등을 부착한 방열 케이스가 적용된다.

종래기술의 경우, 방열문제를 해결하기 위해 케이스 내부에 팬을 설치하여 열을 냉각시키는 방법을 사용하였으나, 이러한 방법은 저온의 외부 공기가 내부로 유입될 때 습기나 먼지 등의 이물질이 함께 케이스의 내부로 유입되어 인버터 내부에 설치된 여러 부품의 단락 등 고장이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 팬커버를 구비한 방열구조가 제안되었다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 팬커버를 구비한 방열구조는 케이스 외부에 팬을 설치하고 케이스 상부에 공기의 흐름을 유도하기 위해 팬 커버를 부착하였다.

그러나 이러한 구조는 케이스의 내부온도를 낮출 수 있다는 효과가 있었지만, 별개의 구성물로 형성되는 팬커버 설치에 따른 부품수의 증가, 제조 원가 상승, 구조적인 복잡함이 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 팬커버를 설치하지 않으면서도 공기통로를 다수개 형성하여 내부회로기판에 구비되는 전력변환소자의 방열성이 향상되도록 하며, 설치구조를 단순화시킬 수 있는, 인버터 방열구조 제공을 그 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인버터 방열구조는, 전력변환소자와 다수의 전기적 소자가 실장되는 인쇄회로기판; 기 인쇄회로기판이 장착되는 하부커버; 상기 인쇄회로기판의 상부를 커버하는 케이스부; 및 상기 케이스부의 적어도 일면에 형성되는 팬;을 포함하며, 상기 하부커버에는 상기 전력변환소자를 냉각하기 위한 가이드판이 수직으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 일측 단부에 인접하여 형성되는 제1 전력변환소자와 상기 인쇄회로기판의 타측 단부에 인접하여 형성되는 제2 전력변환소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전력변환소자에 인접하여 제1 가이드판이 형성되며, 제2 전력변환소자와 인접하여 제2 가이드판이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 케이스부의 일측면에 형성된 제1 팬을 통해 유입된 공기는 상기 제1 전력변환소자로 향하는 제1 통로와 상기 제2 전력변환소자로 향하는 제2 통로로 분기되어 흐르는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 일측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 타측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 케이스부의 내면에는 유입된 공기의 유실을 방지하는 기밀부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 케이스부의 상면에는 음각으로 형성된 제2 팬을 장착하기 위한 장착부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2 팬은 상기 케이스부 내부의 공기를 강제 배기하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2 팬은 상기 인쇄회로기판에 형성되는 트랜스코일의 상부에 형성되어, 상기 트랜스코일을 냉각하도록 공기를 유입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 종래 팬커버 대신 기밀부를 형성하도록 하여 케이스부 상부에서 공기의 흐름을 원활하게 유도할 수 있어 냉각성능이 향상될 수 있으며, 그 구성이 간명하여 제작비용이 적게 소요되고 인버터 방열구조의 중량을 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 개략도,
도 2a는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 사시도,
도 2b는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 후면도,
도 2c는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 분해 사시도,
도 4a는 본 발명에 따른 인버터 방열구조의 케이스부가 제거된 평면도,
도 4b는 본 발명에 따른 인버터 방열구조의 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다.

도 2a는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 사시도, 도 2b는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 후면도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인버터 방열구조를 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 4a는 본 발명에 따른 인버터 방열구조의 케이스부가 제거된 평면도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 인버터 방열구조의 단면도이다.

도 2a 내지 도 3을 참조할 때, 본 발명에 따른 인버터 방열구조는, 전력변환소자(143,145)와 다수의 전기적 소자가 실장되는 인쇄회로기판(140), 인쇄회로기판(141)이 장착되는 하부커버(150), 인쇄회로기판의 상부를 커버하는 케이스부(110), 케이스부(110)의 적어도 일면에 형성되는 팬(120, 130)을 포함한다.

또한, 하부커버(150)에는 전력변환소자(143, 145)를 냉각하기 위한 가이드판(153, 155)이 수직으로 형성된다. 즉, 가이드판(153, 155)은 그 자체로 전력변환소자(143, 145)를 냉각시킬 수 없으나, 팬(120)에 의해 형성된 기류를 가이드함으로써 찬 공기가 전력변환소자(143, 145)로 흐르도록 유도함으로써 전력변환소자(143, 145)를 냉각시키는 것이다.

또한, 케이스부(110)의 일면에는 커넥터(미도시)가 형성될 수 있다.

커넥터에 의해 제어 전원과 구동 전원이 인쇄회로기판(140)으로 공급되며, 인쇄회로기판(140)은 내부 신호를 처리하는 역할을 하게 된다.

전력변환소자(143, 145)는 고온이 발생되는 전력소자이다. 전력변환소자(143, 145)는 팬(120)이 형성된 부분과 인접한 인쇄회로기판(140)의 일측 단부에 인접하여 형성되는 제1 전력변환소자(143)와 역시 팬(120)이 형성된 부분과 인접한 측의 인쇄회로기판(140)의 타측 단부에 인접하여 형성되는 제2 전력변환소자(145)를 포함한다.

제1 전력변환소자(143)는 4 개의 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)로 형성될 수 있으나, 다수 개의 다이오드로 형성되는 것도 가능하다.

즉, 제1 전력변환소자(143)는 인쇄회로기판(140)의 일측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성될 수 있다.

제2 전력변환소자(145)는 IGBT나 다이오드를 포함하는 8 개의 전력소자로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다수의 전력소자로 형성될 수 있다.

즉, 제2 전력변환소자(145)는 인쇄회로기판(140)의 타측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성될 수 있다.

또한, 제1 전력변환소자(143)에 인접하여 제1 가이드판(153)이 형성되며, 제2 전력변환소자(145)와 인접하여 제2 가이드판(155)이 형성된다.

즉, 하부커버(150)는 하부커버 본체(151)와 하부커버 본체(151)로부터 수직하게 형성되는 제1 및 제2 가이드판(153, 155)를 포함한다.

하부커버 본체(151)는 바람직하게는 평면으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 인쇄회로기판(140)을 안정적으로 장착하기 위해 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이에, 도 4a 및 도 4b를 참조할 때, 케이스부(110)의 일측면에 형성된 제1 팬(120)을 통해 유입된 공기는 상기 제1 전력변환소자(143)로 향하는 제1 통로(149)와 상기 제2 전력변환소자(145)로 향하는 제2 통로(147)로 분기되어 흐르게 된다.

즉, 본 발명에 따른 인버터 방열구조는 제1 팬(120)을 통해 유입된 찬 공기가 일렬로 형성되는 각 전력변환소자(143, 145)와 제1 및 제2 가이드판(143, 145)에 의해 가이드되며, 각 통로(147, 149)의 하부에는 인쇄회로기판(140)의 기판본체(141)가 형성되지 않거나 절개되어, 찬 공기의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

분기되어 각 통로(147, 149)로 흐른 공기는 케이스부(110)의 측면이나 상부에 형성된 배기홀(미도시)을 통해 인버터 방열구조의 외부로 배출될 수 있다.

케이스부(110)의 상부 내면에는 유입된 공기의 유실을 방지하는 기밀부(160)가 형성될 수 있다. 또한, 기밀부(160)는 인버터 방열구조의 측면을 따라 유입된 공기의 유실을 방지하도록 형성될 수 있다.

기밀부(160)는 고무재질이나 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

이에, 본 발명에 따르면, 종래 팬커버 대신 기밀부를 형성하도록 하여 케이스부 상부에서 공기의 흐름을 원활하게 유도할 수 있어 냉각성능이 향상될 수 있으며, 그 구성이 간명하여 제작비용이 적게 소요되고 인버터 방열구조의 중량을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 하나의 팬을 이용하여 바람의 경로를 분산되게 하여, 인버터 방열구조 내부 전체의 온도를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 2a 및 3을 참조하면, 케이스부의 상면에는 음각으로 형성된 제2 팬(130)을 장착하기 위한 장착부(113)가 형성된다.

제2 팬(130)은 케이스부(110) 내부의 공기를 강제 배기하도록 형성될 수 있으며, 제2 팬(130)은 인쇄회로기판(140)에 형성되는 트랜스코일(미도시)의 상부에 형성되어, 트랜스코일을 냉각하도록 공기를 케이스부(110) 내부로 유입시킬 수 있다.

이 때, 트랜스코일은 선택적으로 형성될 수 있으며, 인쇄회로기판(140)의 상부에서 원통형태로 권선되어 형성될 수 있다.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

110: 케이스부
120: 제1 팬
130: 제2 팬
140: 인쇄회로기판
150: 하부커버
160: 기밀부

Claims

전력변환소자와 다수의 전기적 소자가 실장되는 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판이 장착되는 하부커버;
상기 인쇄회로기판의 상부를 커버하는 케이스부; 및
상기 케이스부의 적어도 일면에 형성되는 팬;을 포함하며,
상기 하부커버에는 상기 전력변환소자를 냉각하기 위한 가이드판이 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제1항에 있어서,
상기 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 일측 단부에 인접하여 형성되는 제1 전력변환소자와 상기 인쇄회로기판의 타측 단부에 인접하여 형성되는 제2 전력변환소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제2항에 있어서,
상기 제1 전력변환소자에 인접하여 제1 가이드판이 형성되며, 제2 전력변환소자와 인접하여 제2 가이드판이 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제2항에 있어서,
상기 케이스부의 일측면에 형성된 제1 팬을 통해 유입된 공기는 상기 제1 전력변환소자로 향하는 제1 통로와 상기 제2 전력변환소자로 향하는 제2 통로로 분기되어 흐르는 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제2항에 있어서,
상기 제1 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 일측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성되는 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제2항에 있어서,
상기 제2 전력변환소자는 상기 인쇄회로기판의 타측 단부의 길이방향을 따라 미리 설정된 높이로 복수 개가 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제1항에 있어서,
상기 케이스부의 내면에는 유입된 공기의 유실을 방지하는 기밀부가 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제1항에 있어서,
상기 케이스부의 상면에는 음각으로 형성된 제2 팬을 장착하기 위한 장착부가 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제8항에 있어서,
상기 제2 팬은 상기 케이스부 내부의 공기를 강제 배기하도록 형성된 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.
제8항에 있어서,
상기 제2 팬은 상기 인쇄회로기판에 형성되는 트랜스코일의 상부에 형성되어, 상기 트랜스코일을 냉각하도록 공기를 유입하는 것을 특징으로 하는 인버터 방열구조.