KR20220017683A

KR20220017683A - 전력변환장치

Info

Publication number: KR20220017683A
Application number: KR1020200097953A
Authority: KR
Inventors: 안상훈; 장주영; 진석민
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-14
Also published as: US20230276603A1; WO2022031083A1

Abstract

본 실시예는 전력변환장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 전력변환장치는, 내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징; 상기 제2개구에 결합되며, 상기 제1개구로부터 제2개구를 향해 제1방향으로 공기를 유동시키는 팬; 상기 공간에 배치되는 제1전자부품; 공기의 유동 방향을 기준으로 상기 제1전자부품의 후방에 배치되는 방열부재; 상기 방열부재의 상부에 배치되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 하부에 배치되어 상기 방열부재의 상면에 접촉하는 제2전자부품을 포함한다.

Description

전력변환장치{Converter}

본 실시예는 전력변환장치에 관한 것이다.

최근 전 세계 각국은 기존 화석에너지 자원을 대체하기 위해 다양한 시도를 하고 있다. 우선, 자연 친화적 에너지 사용을 위해 신재생에너지 산업, 에너지효율향상을 위한 에너지의 분배 및 저장 산업에 집중적인 투자를 하고 있고 국내에서도 일본의 지진에 따른 원전사용 중단과 정전 사태를 계기로 에너지 산업에 대한 각종 정책들을 계획/진행 중이어서 이러한 시대적 흐름을 볼 때, 신재생에너지에 대한 수요가 증대되고 뿐만 아니라 이에 맞물려 스마트그리드와 같이 전력을 효율적으로 관리하기 위한 기술 역시 활발하게 연구되고 있다.

에너지를 효율적으로 사용하는 문제는 에너지를 사용하는 사용자의 장소, 시간 등의 수요패턴에 대한 분석으로 이어지게 되며, 사용자의 수요패턴을 고려해 생산된 에너지를 분배하는 것이 스마트그리드의 핵심 개념이다.

따라서 생산된 에너지를 일정시간 또는 공간에 보관하여 수요자의 사용 패턴에 따라 공급을 해주기 위해서는 생산된 에너지가 머무를 수 있는 저장장치 즉 전지가 필요하게 되고 이러한 전지들을 확장한 개념이 바로 에너지 저장시스템이라고 불리는 ESS(Energy Storage System)이다.

에너지저장시스템(ESS)은 분산전원 또는 신재생에너지에서 발생하는 다양한 전압/전류를 제어하여 필요에 따라 전력계통에 연결하거나 유휴 에너지를 저장하여 사용하게 하는 에너지 저장 시스템이다. 전력변환시스템(PCS: Power Conversion System)은 에너지저장시스템(ESS) 내의 발전원에서 전력을 입력받아 배터리에 저장하거나 계통으로 방출하기 위하여 전기의 특성들, 즉 AC/DC, 전압, 주파수 등을 변환하는 시스템이다.

전력변환장치의 일 예로, 디씨디씨 컨버터(DC-DC Converter)는 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 텔레비전 수상기, 자동차의 전장품, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등 다양한 영역에 사용되고 있다.

전력변환장치는 하우징에 의해 외형이 형성되며, 하우징 내에는 구동을 위한 다수의 전자부품이 배치된다. 상기 다수의 전자부품은 구동에 의해 열을 발생시킨다. 발생된 열은 전자부품의 구동에 영향을 미치므로, 하우징 내 방열 수단은 필수적으로 고려되어야 할 요소이다. 그러나, 하우징 내 협소한 공간을 고려할 때, 방열 수단과 전자부품의 배치에 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 구조를 개선하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 전력변환장치를 제공하는 것에 있다.

본 실시 예에 따른 전력변환장치는, 내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징; 상기 제2개구에 결합되며, 상기 제1개구로부터 제2개구를 향해 제1방향으로 공기를 유동시키는 팬; 상기 공간에 배치되는 제1전자부품; 공기의 유동 방향을 기준으로 상기 제1전자부품의 후방에 배치되는 방열부재; 상기 방열부재의 상부에 배치되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판의 하부에 배치되어 상기 방열부재의 상면에 접촉하는 제2전자부품을 포함한다.

본 실시예를 통해 방열부재와 제1전자부품의 배치에 따른 공기의 유동 손실이 방지되어 공기 유동이 원할하게 이루어지므로, 방열 효율이 극대될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치의 외관을 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치 내 공간을 도시한 사시도.
도 4는 도 3에서 인쇄회로기판을 제외하고 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하우징 내 팬이 배치된 모습을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열 구조의 사시도.
도 7은 도 6을 다른 각도에서 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열 구조를 상부에서 바라본 평면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 방열구조를 상부에서 바라본 평면도.
도 11은 본 발명의 제2실시예예 따른 방열구조의 사시도.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도.
도 13은 제1 내지 3실시예에 따른 방열구조에 의한 전자부품들의 온도를 비교한 표.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도.
도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도.
도 16은 제4 및 5실시예에 따른 방열구조에 의한 전자부품들의 온도를 비교한 표.
도 17은 본 발명의 제6실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도.
도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도.

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

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C 로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따른 전력변환장치는 DC-DC 컨버터일 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 방열 구조는 다양한 전자장치 내 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치의 외관을 보인 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치 내 공간을 도시한 사시도 이고, 도 4는 도 3에서 인쇄회로기판을 제외하고 도시한 사시도 이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하우징 내 팬이 배치된 모습을 도시한 평면도 이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열 구조의 사시도 이며, 도 7은 도 6을 다른 각도에서 도시한 사시도 이고, 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 방열 구조를 상부에서 바라본 평면도 이다.

도 1 내지 8을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전력변환장치(100)는 하우징(110)에 의해 외형이 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)은 직육면체 또는 정육면체 형상을 가질 수 있다. 상기 하우징(110) 내에는 상기 전력변환장치(100)의 구동을 위한 다수의 전자부품이 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징(110) 내에는 상기 다수의 전자부품이 배치되는 공간(113)이 형성될 수 있다.

상기 하우징(110)의 일 측면에는 제1개구(112)가 형성될 수 있다. 상기 제1개구(112)를 통해 외기가 흡입될 수 있다. 상기 제1개구(112)는 다수의 통공을 포함할 수 있다. 상기 제1개구(112)에는 다수의 통공이 형성된 메쉬망이 배치될 수 있다.

상기 하우징(110)의 일 측면과 대향하는 타 측면에는 제2개구(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 제2개구에는 후술할 팬(160)이 배치될 수 있다. 상기 팬(160)을 통해 상기 제1개구(112)로 흡입된 공기는 상기 공간(113)을 유동하여 상기 팬(160)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 하우징(110) 내 공간(113)에는 상기 전력변환장치(100)의 구동을 위한 다수의 전자부품이 배치될 수 있다. 상기 다수의 전자부품은, 인쇄회로기판(120)과 제1전자부품(130)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 전자부품은, 구동에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 상기 다수의 전자부품은 상기 제1개구(112)와 상기 제2개구 사이에 형성되는 공기의 유동 경로 상에 배치될 수 있다. 한편, 상기 제1개구(112)와 상기 제2개구를 연결하는 공기의 유동 방향을 제1방향(X)으로 정의할 수 있다.

상기 제1전자부품(130)은 상기 공간(113)에 배치될 수 있다. 상기 제1전자부품(130)은 인덕턴스를 얻기 위한 인덕터, 전압 변환을 위한 변압기(Trans former)를 포함할 수 있다. 상기 제1전자부품(130)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 제1전자부품(130)들은 상기 제1방향(X)에 수직한 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

복수의 제1전자부품(130)은 제1-1전자부품(131), 제1-2전자부품(132) 및 제1-3전자부품(133)을 포함할 수 있다. 상기 제1-1전자부품(131)과 상기 제1-2전자부품(132) 사이에는 제1이격부(151, 도 8 참조)가 형성될 수 있다. 상기 제1-2전자부품(132)과 상기 제1-3전자부품(133) 사이에는 제2이격부(152)가 형성될 수 있다. 상기 제1이격부(151)와 상기 제2이격부(152)는 상기 복수의 제1전자부품(130)을 상기 제2방향(Y)으로 이격시키는 이격 공간일 수 있다.

상기 복수의 제1전자부품(130)은 베이스(138) 상에 배치될 수 있다. 상기 베이스(138)는 상기 공간(113)의 바닥면 상에 배치되어, 상부에 상기 제1전자부품(130)이 놓일 수 있다. 상기 베이스(138)의 하면에는 하방으로 돌출되는 다수의 방열핀이 형성되어, 상기 제1전자부품(130)의 발생 열을 상기 하우징(110)으로 전달할 수 있다.

한편, 상기 베이스(138)는 방열부재의 기능을 한다는 점에서 제2방열부재로 이름할 수 있다. 상기 베이스(138)는 상기 제1전자부품(130)과 한몸으로 형성될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(120)은 플레이트 형상으로 형성되며, 상기 제1전자부품(130)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)은 후술할 방열부재(140) 상에 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)은 상기 제1전자부품(130) 및 상기 방열부재(140)와 상하 방향으로 오버랩(overlap)되게 배치될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(120)의 하부에는 제2전자부품(122)이 배치될 수 있다. 상기 제2전자부품(122)은 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 실장될 수 있다. 상기 제2전자부품(122)은 FET 소자 또는 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제2전자부품(122)은 후술할 방열부재(140)의 상면에 하면이 접촉될 수 있다.

상기 하우징(110) 내에는 상기 공간(113)의 바닥면 또는 상기 베이스(138)의 상면에 하단이 결합되어, 상기 인쇄회로기판(120)을 상기 공간(113)의 바닥면 또는 상기 베이스(138)의 상면으로부터 이격시키는 지지부(129)가 배치될 수 있다. 상기 지지부(129)의 상단은 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 결합되어, 상기 인쇄회로기판(120)의 하면을 지지할 수 있다.

상기 전력변환장치(100)의 방열 구조는 방열부재(140) 및 팬(160)에 의해 형성될 수 있다.

상기 방열부재(140)는 공기의 유동 방향을 기준으로 상기 제1전자부품(130)의 후방에 배치될 수 있다. 즉, 상기 방열부재(140)는 상기 제1전자부품(130)과 상기 하우징(110)의 제2개구 사이에 배치될 수 있으며, 좀 더 정확하게는 상기 제2방향(Y)으로 상기 제1 및 제2이격부(151, 152)와 상기 팬(160) 사이에 배치될 수 있다. 상기 방열부재(140)는 다수의 방열핀(143)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 방열핀(143)은 각각 상하 방향으로 형성되어, 상기 방열부재(140)의 표면적을 증가시킬 수 있다. 상기 다수의 방열핀(143)은 상기 제2방향(Y)으로 상호 이격되게 배치되어, 사이에 공기가 유동하는 유로가 형성될 수 있다.

상기 방열부재(140)는 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 방열부재(140)는 상기 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 방열부재(140)는 제1방열부재(141)와 제2방열부재(142)를 포함할 수 있다. 상기 제1방열부재(141)와 상기 제2방열부재(142) 사이에는 제3이격부(153)가 배치될 수 있다. 상기 제3이격부(153)는 상기 제1방열부재(141)와 상기 제2방열부재(142)를 상기 제2방향(Y)으로 이격시키는 이격 공간일 수 있다.

상기 방열부재(140)의 상면에는 상기 제2전자부품(122)의 하면이 접촉될 수 있다. 상기 제2전자부품(122)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 일 예로, 단일의 방열부재(140) 상에는 4개의 제2전자부품(122)이 상기 방열부재(140)의 각 코너에 인접하도록 배치될 수 있다.

상기 팬(160)은 상기 제2개구에 결합되어, 상기 제1개구(112)로부터 유입된 공기를 흡입 후 상기 제2개구를 통해 상기 하우징(110)의 외부로 배출할 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 공간(113) 내 공기를 제1방향(X)으로 유동시킬 수 있다. 상기 팬(160)은 적어도 일부가 상기 하우징(110)의 내면에서 내측으로 돌출되게 배치될 수 있다.

상기 팬(160)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 팬(160)은 제1팬(161)과 제2팬(162)을 포함할 수 있다. 상기 제1팬(161)과 상기 제2팬(162)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

상기 팬(160)과 상기 방열부재(140)는 제1방향(X)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라 공기의 유동 공간을 보다 넓게 확보할 수 있다.

본 실시예에 따른 전력변환장치(100) 내 방열 구조는 상기 제1전자부품(130), 상기 방열부재(140) 및 상기 팬(160)의 배치 구조에 있어 특징이 있다.

구체적으로, 상기 복수의 방열부재(140)는 상기 복수의 제1전자부품(130)의 사이 영역과 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 복수의 방열부재(140) 각각의 중심은 상기 복수의 제1전자부품(130)의 사이 영역과 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 복수의 방열부재(140) 각각의 중심은 상기 제1이격부(151) 또는 상기 제2이격부(152)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다.

보다 상세히, 상기 제1방열부재(141)의 중심은 상기 제1-1전자부품(131)과 상기 제1-2전자부품(132)의 사이 영역과 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1방열부재(141)는 상기 제1이격부(151)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제2방열부재(142)의 중심은 상기 제1-2전자부품(132)과 상기 제1-3전자부품(133)의 사이 영역과 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제2방열부재(142)는 상기 제2이격부(152)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1-2전자부품(132)의 중심은 상기 제1방열부재(141)와 상기 제2방열부재(142) 사이 영역과 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1-2전자부품(132)은 상기 제3이격부(153)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다.

상기 팬(160)은 상기 방열부재(140)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1팬(161)은 상기 제1방열부재(141)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제2팬(162)은 상기 제2방열부재(142)와 제1방향(X)으로 오버랩되게 배치될 수 있다.

상기와 같은 구조에 따르면, 방열부재(140)와 제1전자부품(130)의 배치에 따른 공기의 유동 손실이 방지되어 공기 유동이 원할하게 이루어지므로, 방열 효율이 극대될 수 있는 장점이 있다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도 이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 방열구조를 상부에서 바라본 평면도 이며, 도 11은 본 발명의 제2실시예예 따른 방열구조의 사시도 이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제1실시예와 동일하고, 다만 방열부재 및 제2전자부품의 결합에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 제1실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.

도 9 내지 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치(200)는 제1전자부품(230)과, 인쇄회로기판(220)의 하면에 배치되는 제2전자부품(222)과, 방열부재(240)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제1실시예에 따른 전력변환장치(100)에 추가하여 방열 플레이트(280)가 추가로 배치될 수 있다.

상기 방열 플레이트(280)는 방열부재(240) 상에 배치될 수 있다. 상기 방열 플레이트(280)는 플레이트 형상으로 형성되어, 복수의 방열부재(241, 242)를 연결하도록 배치될 수 있다. 상기 방열 플레이트(280)에 의해, 제1방열부재(241)와 제2방열부재(242)는 상호 연결될 수 있다. 상기 방열 플레이트(280)의 제2방향(Y) 길이는 상기 제1방열부재(241) 및 제2방열부재(241)의 제2방향(Y) 길이의 합보다 길게 형성될 수 있다. 상기 방열 플레이트(280)의 제2방향(Y) 길이는 제1-1 내지 제1-3 전자부품(231, 232, 233)의 제2방향(Y) 길이의 합 보다 짧게 형성될 수 있다.

상기 방열 플레이트(280)는 금속 재질로 형성될 수 있다.

상기 방열 플레이트(280) 상에는 상기 제2전자부품(222)이 배치될 수 있다. 상기 제2전자부품(222)은 복수로 구비되어, 상기 방열 플레이트(280) 상에 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

상기와 같은 구조에 따르면, 방열 플레이트(280)를 통해 상기 제2전자부품(222)의 배치 공간을 보다 넓게 확보할 수 있고, 상기 제1실시예와는 다르게 상기 제1방열부재(241)와 상기 제2방열부재(242) 사이에 배치되는 상기 방열플레이트(280)의 일 부분의 하면으로 상기 제2전자부품(222)의 열이 일부분 방출되므로, 방열 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 방열 플레이트(280)를 통해서 상기 제2전자부품(222)을 일렬로 배치 할 수 있으므로, 공간적인 제약에서 자유로운 설계가 가능한 장점이 있다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도 이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제1실시예와 동일하고, 다만 방열부재의 개수에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 제1실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치는, 복수의 방열부재(341, 342, 343)와, 복수의 제1전자부품(331, 332, 334)과, 팬(361, 362)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 방열부재(340)와 상기 제1전자부품(330)의 개수가 동일하게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 방열부재(340)는 제1방열부재(341)와, 제2방열부재(342)와, 제3방열부재(343)를 포함하고, 상기 제1전자부품(330)은, 제1-1전자부품(331)과, 제1-2전자부품(332)과, 제1-3전자부품(333)을 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 3방열부재(341, 342, 343)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1방열부재(341)와 상기 제2방열부재(342) 사이에는 제3이격부(353)가 형성되고, 상기 제2방열부재(342)와 상기 제3방열부재(343) 사이에는 제4이격부(354)가 형성될 수 있다.

상기 제1-1 내지 1-3전자부품(331, 332, 333)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1-1전자부품(331)과 상기 제1-2전자부품(332) 사이에는 제1이격부(351)가 형성되고, 상기 제1-2전자부품(332)과 상기 제1-3전자부품(333) 사이에는 제2이격부(352)가 형성될 수 있다.

상기 제1방열부재(341)는 상기 제1-1전자부품(331)과 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제2방열부재(342)는 제1-2전자부품(332)과 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제3방열부재(343)는 제1-3전자부품(333)과 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제1이격부(351)는 제3이격부(353)과 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제2이격부(352)는 제4이격부(354)와 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제1이격부(351)와 상기 제2이격부(352)를 지나는 공기가 상기 방열부재(340) 내부를 지나기 보다는 상기 제3이격부(353)와 상기 제4이격부(354)를 지나게 되므로 방열에 대한 효과는 제1 및 제2 실시예보다는 좋지 않을 수 있다.

상기와 같은 구조를 통해 상기 전자부품 및 방열부재 간 공기의 유동 경로가 확보될 수 있다.

도 13은 제1 내지 3실시예에 따른 방열구조에 의한 전자부품들의 온도를 비교한 표이다.

도 13을 참조하면, 제1 및 제2실시예에 따른 방열부재를 복수의 제1전자부품 사이 영역과 오버랩되게 배치할 경우, 제3실시예에 따른 방열부재를 제1전자부품과 오버랩되게 배치할 경우 보다 방열 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

또한, 방열 플레이트를 통해 복수의 방열부재를 상호 연결할 경우(제2실시예)에는, 각각의 방열부재를 이격시켜 제2전자부품을 배치한 경우(제1실시예) 보다 방열 성능이 다소 우수한 것을 확인할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도 이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제1실시예와 동일하고, 다만 방열부재 및 팬의 개수에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 제1실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치는, 복수의 방열부재(441, 442, 443)와, 복수의 제1전자부품(431, 432, 434)과, 복수의 팬(461, 462, 463)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 방열부재(440)와 상기 제1전자부품(430)과 상기 팬(460)의 개수가 상호 동일하게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 방열부재는 제1방열부재(441)와, 제2방열부재(442)와, 제3방열부재(443)를 포함하고, 상기 제1전자부품은, 제1-1전자부품(431)과, 제1-2전자부품(432)과, 제1-3전자부품(433)을 포함하며, 상기 팬은 제1팬(461)과, 제2팬(462)과 제3팬(463)을 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 3방열부재(441, 442, 443)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1방열부재(441)와 상기 제2방열부재(442) 사이에는 제3이격부(453)가 형성되고, 상기 제2방열부재(442)와 상기 제3방열부재(443) 사이에는 제4이격부(454)가 형성될 수 있다.

상기 제1-1 내지 1-3전자부품(431, 432, 433)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1-1전자부품(431)과 상기 제1-2전자부품(432) 사이에는 제1이격부(451)가 형성되고, 상기 제1-2전자부품(432)과 상기 제1-3전자부품(433) 사이에는 제2이격부(452)가 형성될 수 있다.

상기 제1 내지 3팬(461, 462, 463)은 제2방향(Y)을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.

상기 제1방열부재(441)는 상기 제1-1전자부품(431) 및 제1팬(461)과 각각 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제2방열부재(442)는 제1-2전자부품(432) 및 제2팬(462)과 각각 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제3방열부재(443)는 제1-3전자부품(433) 및 제3팬(463)과 각각 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제1이격부(451)는 제3이격부(453)와 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다. 제2이격부(452)는 제4이격부(454)와 제1방향(X)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다.

이와 같은 배치의 경우 상기 제3 실시예와 마찬가지로, 상기 제1이격부(451)와 상기 제2이격부(452)를 지나는 공기가 상기 방열부재(440) 내부를 지나기 보다는 상기 제3이격부(453)와 상기 제4이격부(454)를 지나게 되므로 방열에 대한 효과는 미비 할 수 있다.

도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도 이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제4실시예와 동일하고, 다만 방열 플레이트에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 제4실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.

도 15를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 내지 3방열부재(541, 542, 543) 상에는 방열 플레이트(580)가 배치될 수 있다. 상기 방열 플레이트(580)는 금속 재질의 플레이트 형상으로 형성되어, 상기 제1 내지 3방열부재(541, 542, 543)를 상호 연결할 수 있다. 상기 방열 플레이트(580)의 하면은 상기 제1 내지 3방열부재(541, 542, 543)의 상면에 접촉할 수 있다.

상기 방열 플레이트(580) 상에는 제2전자부품(122, 도 6 참조)가 배치될 수 있다. 이와 같은 배치의 경우 상기 제2실시예와 유사하게, 상기 제1방열부재(541)와 상기 제2방열부재(542) 사이에 배치되는 상기 방열플레이트(580)의 일 부분의 하면으로 또는 상기 제2방열부재(542)와 상기 제3방열부재(543) 사이에 배치되는 상기 방열플레이트(580)의 일 부분의 하면으로 상기 제2전자부품(122)의 열이 일부분 방출되므로, 방열 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 방열 플레이트(580)를 통해서 상기 제2전자부품(122)을 일렬로 배치 할 수 있으므로, 공간적인 제약에서 자유로운 설계가 가능한 장점이 있다.

도 16은 제4 및 5실시예에 따른 방열구조에 의한 전자부품들의 온도를 비교한 표이다.

도 16을 참조하면, 방열 플레이트를 통해 복수의 방열부재를 상호 연결할 경우(제5실시예)에는, 각각의 방열부재를 이격시켜 제2전자부품을 배치한 경우(제4실시예) 보다 방열 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제6실시예에 따른 전력변환장치의 분해 사시도 이고, 도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 전력변환장치 내 방열구조를 상부에서 바라본 평면도이다.

본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제1실시예와 동일하고, 다만 방열부재와 제1전자부품의 배치에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 제4실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.

도 17 및 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력변환장치는, 복수의 제1전자부품(631, 632, 633)과, 복수의 방열부재(641, 642)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 복수의 제1전자부품(631, 632, 633)과 복수의 방열부재(641, 642)가 제2방향(Y)을 따라 배치될 수 있다. 상기 복수의 제1전자부품(631, 632, 633)과 복수의 방열부재(641, 642)는 상기 제2방향(Y)을 따라 오버랩되게 배치될 수 있다.

상세히, 상기 복수의 제1전자부품(631, 632, 633)은, 제1-1전자부품(631)과, 상기 제1-1전자부품(631)과 제2방향(Y)으로 이격되는 제1-2전자부품(632)과, 제1-2전자부품(632)과 제2방향(Y)으로 이격되는 제1-3전자부품(633)을 포함할 수 있다.

상기 방열부재는, 제1-1전자부품(631)과 제1-2전자부품(632) 사이에 배치되는 제1방열부재(641)와, 제1-2전자부품(632)전자부품과 제1-3전자부품(633) 사이에 배치되는 제2방열부재(642)를 포함할 수 있다. 상기 제1방열부재(641)의 양 측면에는 상기 제1-1전자부품(631)과 제1-2전자부품(632)의 적어도 일부가 수용되는 홈(미도시)이 형성될 수 있따. 상기 제2방열부재(642)의 양 측면에는 제1-2전자부품(632)과 상기 제1-3전자부품(633)의 적어도 일부가 수용되는 홈(미도시)이 형성될 수 있다.

제2전자부품(622)은 인쇄회로기판(620)의 하면 상에 실장되어, 하면이 상기 방열부재(641, 642)의 상면에 접촉될 수 있다.

팬(660)은 상기 제1방열부재(641)와 제1방향(X)으로 오버랩되는 제1팬(661)과, 제2방열부재(642)와 제1방향(X)으로 오버랩되는 제2팬(662)을 포함할 수 있다.

상기와 같은 구조에 따르면, 복수의 전자부품을 복수의 방열부재의 일 부분을 제거한 영역에 배치하여 하우징의 내면 사이에 컴팩트하게 배치하여, 하우징 내 공간을 보다 넓게 확보할 수 있는 장점이 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징;
상기 제2개구에 결합되며, 상기 제1개구로부터 제2개구를 향해 제1방향으로 공기를 유동시키는 팬;
상기 공간에 배치되는 제1전자부품;
상기 제1전자부품과 상기 팬 사이에 배치되는 방열부재;
상기 방열부재의 상부에 배치되는 인쇄회로기판; 및
상기 인쇄회로기판의 하부에 배치되어 상기 방열부재의 상면에 접촉하는 제2전자부품을 포함하는 전력변환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1전자부품은 복수로 구비되어 상기 제1방향에 수직한 제2방향을 따라 상호 이격되게 배치되고,
상기 방열부재는 복수로 구비되어 상기 제2방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 전력변환장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 방열부재 각각은 상기 복수의 제1전자부품의 사이 영역과 상기 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 전력변환장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1전자부품은, 제1이격부를 기준으로 상호 이격되는 제1-1전자부품 및 제1-2전자부품과, 상기 제1-2전자부품과 제2이격부를 통해 이격되는 제1-3전자부품을 포함하고,
상기 방열부재는 상기 제1이격부와 상기 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 제1방열부재와, 상기 제2이격부와 상기 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 제2방열부재를 포함하는 전력변환장치.
제 4 항에 있어서,
상기 팬은, 상기 제1방열부재와 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 제1팬과, 상기 제2방열부재와 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 제2팬을 포함한 전력변환장치.
제 1항에 있어서,
상기 방열부재는 다수의 핀을 포함하고,
상기 다수의 핀 사이에는 공기가 유동하는 유로가 형성되는 전력변환장치.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 방열부재 상에 배치되는 방열 플레이트를 포함하고,
상기 제2전자부품은 복수로 구비되어 상기 방열 플레이트 상에 상기 제2방향을 따라 상호 이격되게 배치되는 전력변환장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 방열부재는 상기 복수의 제1전자부품과 제1방향으로 오버랩되게 배치되는 전력변환장치.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 방열부재와 상기 복수의 제1전자부품의 개수는 상호 대응되고,
상기 팬은 복수로 구비되고,
상기 복수의 팬의 개수는 상기 복수의 방열부재의 개수에 대응되는 전력변환장치.
내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징;
상기 제2개구에 결합되며, 상기 제1개구로부터 제2개구를 향해 제1방향으로 공기를 유동시키는 팬;
상기 공간에 배치되는 복수의 제1전자부품;
상기 복수의 제1전자부품 사이에 배치되는 방열부재;
상기 방열부재 및 제1전자부품의 상부에 배치되는 인쇄회로기판; 및
상기 인쇄회로기판의 하부에 배치되어 상기 방열부재의 상면에 접촉하는 제2전자부품을 포함하고,
상기 제1전자부품과 상기 방열부재는 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 오버랩되게 배치되는 전력변환장치.
제 10 항에 있어서,
상기 방열부재의 측면에는 상기 제1전자부품의 적어도 일부를 수용하는 홈이 배치되는 전력변환장치.