KR20230092528A - 서브모듈 - Google Patents

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KR20230092528A
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enclosure
heat sink
opening
terminal
submodule
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KR1020210182004A
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박용희
구남준
권기량
홍정원
정홍주
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효성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 서브모듈이다. 본 발명의 서브모듈(10)의 외관을 외함(20)이 형성할 수 있다. 상기 외함(20)의 일 측면(24)에는 제1개방부(25)가 형성될 수 있다. 상기 제1개방부(25)에는 방열판(30)이 설치될 수 있다. 상기 방열판(30)의 내면은 상기 외함(20)의 내부를 향하고, 상기 방열판(30)의 외면은 외함(20)의 일측 외면을 형성할 수 있다. 상기 방열판(30)에는 전력반도체(32)나 제어보드 등의 발열체가 설치될 수 있다. 상기 방열판(30)의 일측 가장자리에는 내부에 형성된 유로와 연통되어 냉각유체를 입출시키는 인입구(34)와 인출구(36)가 있을 수 있다.

Description

서브모듈{Sub=module}
본 발명은 서브모듈에 관한 것이다.
초고압 직류 송전시스템(High Voltage Direct Current system: HVDC system)은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전점에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 초고압 직류 송전시스템은 교류송전방식에 비해 손실이 적어 송전효율이 좋고 계통분리를 통한 안정도를 향상시킬 수 있으며 유도장해가 적어 장거리 전력송전에 유리한 송전방식이다.
이와 같은 초고압 직류 송전시스템에는, 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 서브모듈(1)이 수 미터에 이르는 높이를 가지고 다수개의 층으로 이루어진 프레임(3)에 설치된다. 상기 프레임(3)은 수직으로 설치된 다수개의 컬럼(5)에 다수개의 층을 형성하도록 다수개의 구획판(7)이 설치되어 있다. 상기 구획판(7)에 상기 서브모듈(1)이 다수개가 열을 지어 설치된다.
여기서 사용되는 서브모듈(1)은 전원부(9)와 커패시터부(9')로 구성되고, 상기 전원부(9)에는 다양한 전력용 반도체와 각종 제어보드가 설치된다. 상기 전원부(9)에 설치된 전력용 반도체와 제어보드에서는 동작 중에 많은 열이 발생한다. 이 열을 외부로 배출하기 위해서 냉각수를 사용하는 방열장치가 상기 전원부(9)의 외부에서 내부로 연결되어 있다. 즉, 냉각수를 상기 전원부(9)의 내부로 공급하기 위한 파이프가 있고, 이 파이프는 전원부(9) 내부에 설치된 방열판을 냉각수가 통과할 수 있도록 전달한다.
이와 같은 구성에서는 냉각수가 서브모듈의 내부에서 누수되면 누전이나 부식을 발생시키고, 심한 경우 전력용 반도체나 제어보드의 손상을 일으키는 문제가 있었다.
그리고, 상기 전원부(9)의 내부에 방열장치를 포함해서 많은 부품들이 설치되므로, 상기 서브모듈(1)의 크기가 커져서 서브모듈(1)을 설치하기 위한 프레임(3)의 크기가 커져서 공간을 많이 차지하게 되는 문제가 있었다.
이와 같은 서브모듈(1)은 초고압 직류 송전시스템(High Voltage Direct Current system: HVDC system)에서 뿐아니라, 전력반도체가 사용되는 유연송전시스템(Flexible Alternative Current Transmission system: FACT system)에서도 유사한 형태가 사용되고 있다.
한국 등록특허 제10-1623347호 한국 등록특허 제10-1295070호 한국 등록특허 제10-1288679호
본 발명의 목적은 서브모듈을 소형화하는 것이다.
본 발명의 목적은 서브모듈의 내부로 냉각수가 들어가지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 목적은 서브모듈 사이의 연결구조를 단순화하는 것이다.
본 발명의 목적은 서브모듈을 소형화하면서도 외부로의 방열이 원활하게 되도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서브모듈은 내부에 부품들이 설치되고 일측 외면에 개방부가 형성되는 외함과, 상기 외함의 상기 개방부에 설치되어 내면이 상기 외함의 내부에 있어 상기 부품 중 적어도 하나가 설치되고 타면이 상기 외함의 외부에 있는 방열판을 포함할 수 있다.
상기 개방부는 상기 외함의 측판 중 하나에 형성되어 상기 방열판이 설치될 수 있다.
상기 개방부는 상기 외함의 상판에 형성되어 상기 방열판이 설치될 수 있다.
상기 개방부는 상기 외함의 바닥판에 형성되어 상기 방열판이 설치될 수 있다.
상기 방열판의 내부에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 방열판의 일측에 설치된 인입구와 인출구를 통해 외부와 연통될 수 있다.
상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널과 제2터미널이 설치될 수 있다.
상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널이 설치될 수 있고 상기 방열판에는 제2터미널이 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 부품들이 설치되고 일측 외면에 개방부가 형성되며 육면체 형상을 가지는 외함과, 상기 외함의 상기 개방부에 설치되어 내면이 상기 외함의 내부에 있어 상기 부품 중 적어도 하나가 설치되고 상기 외함의 일측 외면을 형성하는 방열판을 포함할 수 있고, 상기 방열판의 내부에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성될 수 있고, 상기 유로는 상기 방열판의 일측에 설치된 인입구와 인출구를 통해 외부와 연통될 수 있다.
상기 외함의 상판, 측판, 바닥판 중 어느 하나에 상기 개방부가 형성되어 상기 방열판이 상기 개방부를 막도록 설치되어 상기 외함의 일측 외면을 형성할 수 있다.
상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈 사이의 전기적 연결을 위한 제1터미널과 제2터미널이 설치될 수 있다.
상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널이 설치될 수 있고 상기 방열판에도 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제2터미널이 설치될 수 있다.
본 발명에 의한 서브모듈에서는 다음과 같은 효과중 적어도 하나 이상을 가질 수 있다.
본 발명에서는 서브모듈의 외관을 구성하는 외함의 일면을 구성하도록 방열판이 설치될 수 있다. 따라서 방열판이 외함의 일부를 구성하게 되어 외함의 내부에서 공간을 차지하지 않게 되어 서브모듈의 외함의 내부에 방열판의 설치를 위한 공간이 필요하지 않게 되어 외함의 크기를 소형화할 수 있다.
본 발명에서는 외함의 일측 외면을 방열판이 구성하고, 방열판의 일측 표면은 외함의 내부를 향하고 타측 표면은 외함의 외부로 노출되어 있다. 그리고 상기 방열판의 내부로 냉각유체가 들어가고 나오는 인입구와 인출구가 외함의 외부에 있는 방열판 일측에 설치될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면 외함의 내부로 냉각유체가 들어가지 않게 되어 외함 내부에 설치되는 부품들에 냉각유체의 영향이 미치지 않게 되는 효과도 있다.
본 발명에서는 방열판이 외함의 일측 외면을 형성하면서 방열판의 외면이 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 외부 공기와의 열교환이 보다 원활하게 될 수 있어 방열판에서의 방열작용이 보다 효율적으로 일어날 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시례에서는 인접하는 서브모듈 들 사이를 연결하는 버스바를 결합하기 위한 터미널을 방열판에 둘 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면 방열판의 일측에 일체로 터미널을 둘 수 있어서 전체적으로 부품수가 줄어들게 되는 효과도 있다.
도 1은 일반적인 서브모듈의 설치상태를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 서브모듈의 바람직한 실시례의 구성을 보인 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 실시례의 구성을 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명에 의한 서브모듈의 다른 실시례의 구성을 보인 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 실시례가 사용되는 것을 보인 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 서브모듈의 또 다른 실시례의 구성을 보인 일방향 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 실시례를 다른 방향에서 보인 사시도.
도 8은 도 6에 도시된 실시례의 구성을 보인 분해사시도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시례의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2와 도 3에는 본 발명의 바람직한 실시례의 서브모듈의 구성이 도시되어 있다. 본 실시례의 서브모듈(10)의 외관을 외함(20)이 형성할 수 있다. 상기 외함(20)은 서브모듈(10)의 외관을 구성하는 것으로, 내부에는 여러 부품들이 설치될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 상기 외함(20)은 육면체 형상으로 될 수 있다.
상기 외함(20)의 전면을 전면판(21)이 형성할 수 있다. 상기 전면판(21)에는 제1터미널(21')과 제2터미널(21")이 구비될 수 있다. 상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")은 상기 외함(20) 내부에 있는 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")은 또한 인접한 서브모듈(10)과 연결버스바(40: 도 5참고)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전면판(21)에는 서브모듈(10)의 외부와의 연결을 위한 구성과 서브모듈(10)의 조작을 위한 구성들이 있을 수 있다.
상기 외함(20)의 상면을 상판(22)이 형성할 수 있다. 상기 상판(22)은 상기 전면판(21)의 상단과 연결될 수 있다. 상기 상판(22)은 본 실시례에서는 직사각형상이다. 하지만 상기 상판(22)은 전체 외함(20)의 구성에 따라 그 형상이 달리될 수 있다. 상기 상판(22)의 반대쪽에는 바닥판(23)이 있을 수 있다. 상기 바닥판(23)은 상기 외함(20)의 바닥을 형성할 수 있다. 상기 바닥판(23)은 상기 상판(22)과 같은 형상과 면적을 가질 수 있다.
상기 상판(22)과 바닥판(23)의 폭방향 양단에는 측판(24)이 있을 수 있다. 상기 측판(24)은 외함(20)의 양 측면을 형성할 수 있다. 상기 측판(24) 중 하나에는 제1개방부(25)가 있을 수 있다. 상기 제1개방부(25)는 상기 외함(20)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있다. 본 실시례에서는 상기 제1개방부(25)를 막도록 아래에서 설명될 방열판(30)이 설치될 수 있다. 상기 제1개방부(25)는 상기 측판(24) 전체 영역에 형성될 수도 있고, 일부 영역에 형성될 수도 있다. 도시된 실시례에서는 상기 측판(24)의 거의 대부분의 영역에 형성되어 있다.
상기 측판(24) 중 다른 하나에는 제2개방부(26)가 있을 수 있다. 상기 제2개방부(26)는 상기 외함(20)의 내부로 작업자가 유지보수를 위해 접근할 수 있는 부분이다. 상기 제2개방부(26)는 커버(26')에 의해 차폐될 수 있다. 본 실시례에서는 상기 제2개방부(26)가 상기 측판(24)의 거의 대부분의 영역에 걸쳐 형성되어 있다. 하지만, 상기 제2개방부(26)는 외함(20) 내부로의 접근에 필요한 면적과 형상으로 될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 커버(26')에는 외함(20)의 내외부 사이에서 공기가 유동될 수 있도록 다수개의 루버가 형성될 수 있다.
상기 외함(20)에서 상기 전면판(21)의 반대쪽이 되는 외함(20)의 배면에는 제3개방부(28)가 형성될 수 있다. 상기 제3개방부(28)는 상기 외함(20)의 배면 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 하지만, 상기 제3개방부(28)가 반드시 상기 외함(20) 배면 전체에 걸쳐 형성될 필요는 없다. 상기 제3개방부(28)가 상기 외함(20)의 배면 일부 영역에만 형성될 수도 있다. 상기 제3개방부(28)를 통해 커패시터부(도시되지 않음)와 외함(20)의 내부에 있는 부품이 연결될 수 있다.
상기 제1개방부(25)를 막도록 방열판(30)이 상기 외함(20)에 설치될 수 있다. 상기 방열판(30)은 상기 외함(20) 내부에 있는 부품들에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 역할을 할 수 있다. 상기 방열판(30)은 금속재질로 만들어질 수 있다. 상기 방열판(30)의 내면에는 상기 외함(20) 내부에 있는 전력반도체(32)가 설치될 수 있다. 상기 전력반도체(32)의 예로서 IGBT가 있을 수 있다. 상기 방열판(30)에는 상기 외함(20) 내부에 위치되는 제어보드(도시되지 않음)도 설치될 수 있다. 상기 방열판(30)의 내면에는 상기 전력반도체(32)를 포함하는 발열체 들이 설치될 수 있다. 물론, 발열체가 상기 방열판(30)이 아닌 외함(20)의 내부에 위치될 수도 있다.
상기 방열판(30)의 일면은 상기 외함(20)의 내부를 향하고, 타면은 외함(20)의 외부에 위치하여 외부 공기와 접할 수 있다. 따라서, 상기 외함(20) 내부에서 발생한 열을 상기 방열판(30)이 외함(20) 외부로 전달할 수 있다.
한편, 상기 방열판(30)에는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 인입구(34)와 인출구(36)가 있을 수 있다. 상기 인입구(34)와 인출구(36)는 냉각수와 같은 냉각유체를 전달하는 것이다. 상기 인입구(34)에는 냉각유체를 공급하는 배관(도시되지 않음)이 연결되어 냉각유체를 상기 방열판(30)의 내부로 전달할 수 있다. 상기 인출구(36)에는 냉각유체를 배출하여 방열을 위한 구성으로 전달하기 위한 배관(도시되지 않음)이 연결될 수 있다.
상기 방열판(30)의 내부에는 상기 인입구(34) 및 인출구(36)와 연통되는 유로(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 상기 유로를 통해서는 냉각유체가 유동되면서 외함(20) 내부에서 발생한 열을 흡수하면서 유동될 수 있다. 상기 유로는 상기 방열판(30)의 내부에 지그재그로 형성되어 방열판(30)의 전체 영역에서 열을 고르게 흡수할 수 있도록 될 수 있다.
상기 방열판(30)은 상기 외함(20)을 구성하는 전면판(21), 상판(22), 바닥판(23), 측판(24) 등에 비해 상대적으로 두께가 두꺼울 수 있다. 이는 상기 방열판(30)의 내부에 냉각유체를 위한 유로가 형성될 수 있도록 하기 위함이다.
참고로, 도 2에서 도 3에 도시된 실시례에서와는 달리 상기 방열판(30)이 상기 외함(20)의 반대쪽 측면에 설치될 수 있다. 이 경우에는 상기 제1개방부(25)에 상기 커버(26')가 설치될 수 있다.
한편, 도 4와 도 5에는 본 발명의 다른 실시례가 도시되어 있다. 여기에 도시된 실시례는 전체적인 구성은 도 2에 도시된 것과 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 실시례의 구성과 같은 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시례에서는 상기 외함(20)의 전면을 구성하는 전면판(21)에 제1터미널(21')이 설치될 수 있다. 본 실시례에서 제2터미널(37)은 상기 외함(20)의 외면에 설치된 상기 방열판(30)에 구비될 수 있다. 상기 제2터미널(37)은 상기 방열판(30)의 일측에 일체로 형성될 수 있다.
본 실시례에서는 상기 제1터미널(21')과 같은 높이에 해당되는 상기 방열판(30)의 선단 가장자리의 소정 높이에 제2터미널(21")이 위치될 수 있다. 상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")은 상기 바닥판(23)으로부터 같은 높이에 나란히 위치될 수 있다.
상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")을 사용하여 인접하는 서브모듈(10) 사이를 전기적으로 연결한 상태가 도 5에 도시되어 있다. 이에 따르면, 연결버스바(40)에 의해 상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연결버스바(40)는 금속판으로 만들어질 수 있다. 상기 연결버스바(40)의 골격을 버스바몸체(41)가 형성할 수 있다. 상기 버스바몸체(41)는 소정의 판형상으로 될 수 있다. 상기 버스바몸체(41)는 본 실시례에서는 사각형판이다. 상기 버스바몸체(41)의 양단에는 제1터미널(21')과 제2터미널(21")에의 결합을 위한 제2결합부(43)와 제1결합부(42)가 있을 수 있다. 상기 제1결합부(42)와 제2결합부(43)는 나사에 의해 상기 제1터미널(21')과 제2터미널(21")에 결합될 수 있다. 상기 제1결합부(42)는 상기 버스바몸체(41)와 직교할 수 있다.
도 6에서 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시례가 도시되어 있다. 본 실시례의 서브모듈(110)의 외관을 외함(120)이 형성할 수 있다. 상기 외함(120)은 서브모듈(110)의 외관을 구성하는 것으로, 내부에는 여러 부품들이 설치될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 상기 외함(120)은 육면체 형상으로 될 수 있다.
상기 외함(120)의 전면을 전면판(121)이 형성할 수 있다. 상기 전면판(121)에는 제1터미널(121')과 제2터미널(121")이 구비될 수 있다. 상기 제1터미널(121')과 제2터미널(121")은 상기 외함(120) 내부에 있는 구성과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1터미널(121')과 제2터미널(121")은 또한 인접한 서브모듈(110)과 연결버스바(40: 도 5참고)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전면판(121)에는 서브모듈(110)의 외부와의 연결을 위한 구성과 서브모듈(110)의 조작을 위한 구성들이 있을 수 있다.
상기 외함(120)의 상면을 상판(122)이 형성할 수 있다. 상기 상판(122)은 상기 전면판(121)의 상단과 연결될 수 있다. 상기 상판(122)은 본 실시례에서는 직사각형상이다. 하지만 상기 상판(122)은 전체 외함(120)의 구성에 따라 그 형상이 달리될 수 있다. 상기 상판(122)의 반대쪽에는 바닥판(123)이 있을 수 있다. 상기 바닥판(123)은 상기 외함(120)의 바닥을 형성할 수 있다. 상기 바닥판(123)은 상기 상판(22)과 같은 형상과 면적을 가질 수 있다.
상기 바닥판(123)에는 바닥개방부(123')가 형성될 수 있다. 상기 바닥개방부(123')는 상기 바닥판(123)의 대부분의 면적을 차지하도록 형성될 수 있다. 상기 바닥판(123)의 바닥개방부(123')에는 아래에서 설명될 방열판(130)이 설치될 수 있다.
상기 상판(122)과 바닥판(123)의 폭방향 양단에는 측판(124)이 있을 수 있다. 상기 측판(124)은 외함(120)의 양 측면을 형성할 수 있다. 상기 측판(124) 중 하나에는 제1개방부(125)가 있을 수 있다. 상기 제1개방부(125)는 상기 외함(120)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있다. 본 실시례에서는 상기 제1개방부(125)를 막도록 아래에서 설명될 방열판(130)이 설치될 수 있다. 상기 제1개방부(125)는 상기 측판(124) 전체 영역에 형성될 수도 있고, 일부 영역에 형성될 수도 있다. 도시된 실시례에서는 상기 측판(124)의 거의 대부분의 영역에 형성되어 있다. 상기 제1개방부(125)를 통해서 작업자가 유지보수를 위해 내부로 접근할 수 있다. 상기 제1개방부(125)는 작업자가 외함(120) 내부로의 접근에 필요한 면적과 형상으로 될 수 있다.
상기 제1개방부(125)에는 제1커버(125')가 설치될 수 있다. 상기 제1커버(125')는 상기 제1개방부(125)를 막아서 외부에서 상기 외함(120)의 내부공간이 보이지 않도록 할 수 있다. 상기 제1커버(125')에도 다수개의 루버가 형성될 수 있다.
상기 측판(124) 중 다른 하나에는 제2개방부(126)가 있을 수 있다. 상기 제2개방부(126)는 상기 외함(120)의 내부로 작업자가 유지보수를 위해 접근할 수 있는 부분이다. 상기 제2개방부(126)는 제2커버(126')에 의해 차폐될 수 있다. 본 실시례에서는 상기 제2개방부(126)가 상기 측판(124)의 거의 대부분의 영역에 걸쳐 형성되어 있다. 하지만, 상기 제2개방부(126)는 외함(120) 내부로의 접근에 필요한 면적과 형상으로 될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 커버(126')에는 외함(120)의 내외부 사이에서 공기가 유동될 수 있도록 다수개의 루버가 형성될 수 있다.
참고로, 상기 제1개방부(125)와 제2개방부(126)는 반드시 모두 있어야 하는 것은 아니다. 상기 제1개방부(125)와 제2개방부(126)중 어느 하나는 없을 수도 있다.
상기 외함(120)에서 상기 전면판(121)의 반대쪽이 되는 외함(120)의 배면에는 제3개방부(128)가 형성될 수 있다. 상기 제3개방부(128)는 상기 외함(120)의 배면 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 하지만, 상기 제3개방부(128)가 반드시 상기 외함(120) 배면 전체에 걸쳐 형성될 필요는 없다. 상기 제3개방부(128)가 상기 외함(120)의 배면 일부 영역에만 형성될 수도 있다. 상기 제3개방부(128)를 통해 커패시터부(도시되지 않음)와 외함(120)의 내부에 있는 부품이 연결될 수 있다.
상기 바닥개방부(123')를 막도록 방열판(130)이 상기 외함(120)에 설치될 수 있다. 상기 방열판(130)은 상기 외함(120) 내부에 있는 부품들에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 역할을 할 수 있다. 상기 방열판(130)은 금속재질로 만들어질 수 있다. 상기 방열판(130)의 내면에는 상기 외함(120) 내부에 있는 전력반도체(132)가 설치될 수 있다. 상기 전력반도체(132)의 예로서 IGBT가 있을 수 있다. 상기 방열판(130)에는 상기 외함(120) 내부에 위치되는 제어보드(도시되지 않음)도 설치될 수 있다. 상기 방열판(130)의 내면에는 상기 전력반도체(132)를 포함하는 발열체 들이 설치될 수 있다. 물론, 발열체가 상기 방열판(130)이 아닌 외함(120)의 내부에 위치될 수도 있다.
상기 방열판(130)의 일면은 상기 외함(120)의 내부를 향하고, 타면은 외함(120)의 외부에 위치하여 외부 공기와 접할 수 있다. 따라서, 상기 외함(120) 내부에서 발생한 열을 상기 방열판(130)이 외함(120) 외부로 전달할 수 있다.
한편, 상기 방열판(130)에는, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 인입구(134)와 인출구(136)가 있을 수 있다. 상기 인입구(134)와 인출구(136)는 냉각수와 같은 냉각유체를 전달하는 것이다. 상기 인입구(134)에는 냉각유체를 공급하는 배관(도시되지 않음)이 연결되어 냉각유체를 상기 방열판(130)의 내부로 전달할 수 있다. 상기 인출구(136)에는 냉각유체를 배출하여 방열을 위한 구성으로 전달하기 위한 배관(도시되지 않음)이 연결될 수 있다.
상기 방열판(130)의 내부에는 상기 인입구(134) 및 인출구(136)와 연통되는 유로(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 상기 유로를 통해서는 냉각유체가 유동되면서 외함(120) 내부에서 발생한 열을 흡수하면서 유동될 수 있다. 상기 유로는 상기 방열판(130)의 내부에 지그재그로 형성되어 방열판(130)의 전체 영역에서 열을 고르게 흡수할 수 있도록 될 수 있다.
상기 방열판(130)은 상기 외함(120)을 구성하는 전면판(121), 상판(122), 바닥판(123), 측판(124) 등에 비해 상대적으로 두께가 두꺼울 수 있다. 이는 상기 방열판(130)의 내부에 냉각유체를 위한 유로가 형성될 수 있도록 하기 위함이다.
상기 방열판(130)의 인입구(134)와 인출구(136)가 상기 전면판(121)과 간섭되지 않도록 하기 위해 상기 전면판(121)의 일측에는 개방부(121e)가 형성될 수 있다. 상기 개방부(121e)는 상기 전면판(121)의 하단 가장자리를 일부 제거하여 만들어질 수 있다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 서브모듈이 사용되는 것을 설명한다.
본 발명에 의한 서브모듈(10,110)에서는 방열판(30,130)이 외함(20,120)의 일측 외면에 노출되어 설치될 수 있다. 즉, 상기 외함(20)의 측판(24) 중 어느 하나 또는 외함(120)의 바닥판(123)에 설치될 수 있다. 그리고, 도면으로 제시하지는 않았지만, 상기 외함(20,120)의 상판(22,122)에 개방부를 형성하고 이에 방열판(30,130)을 설치할 수도 있다. 또 다르게는 상기 전면판(21,121)에 개방부를 형성하고 이에 방열판(30,130)을 설치할 수 있다.
이와 같이 구성된 서브모듈(10,110) 들은 프레임에 다수의 층을 형성하는 구획판 상에 다수개가 나란히 설치되고, 서로 인접하는 서브모듈(10,110) 사이는 연결버스바(40)에 의해 연결되어 사용될 수 있다.
상기 서브모듈(10,110)의 사용중에는 상기 전력반도체(32,132) 등에서 열이 발생하게 되고, 이 열을 서브모듈(10,110)의 외부로 방출하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 상기 서브모듈(10,110)의 외부에 일면이 노출되어 있는 방열판(30,130)으로 상기 전력반도체(32,132) 등에서 발생된 열이 전도될 수 있고, 이 열은 상기 방열판(30,130) 내부를 유동하는 냉각유체로 전달될 수 있다. 물론, 상기 방열판(30,130)의 외면을 통해서 외부 공기로도 방열이 될 수 있다.
상기 방열판(30,130)의 내외부로 냉각유체가 유동되는 것은 상기 인입구(34,134)와 인출구(36,136)를 통해서 이루어진다. 본 발명에서는 상기 인입구(34,134)와 인출구(36,136)가 상기 외함(20,120)의 내부로 들어가지 않고 외함(20,120)의 외부에서 상기 방열판(30,130)에 연결되어 있다.
따라서, 상기 외함(20,120)의 내부로는 냉각유체가 들어가지 않아, 냉각유체의 누수에 의한 외함(20,120) 내부의 부품으로 냉각유체가 전달되지 않게 된다.
한편, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 방열판(30)에 제2터미널(37)을 두게 되면, 상기 전면판(21)에는 제1터미널(21')만을 설치해도 된다. 즉, 상기 전면판(21)에 별도의 제2터미널(21")을 설치하지 않아도 되고, 상기 방열판(30)에 일체로 구비되는 제2터미널(37)을 사용하여 인접한 서브모듈(10)과의 전기적 연결을 수행할 수 있다. 이와 같이 제2터미널(37)을 방열판(30)에 일체로 형성하게 되면, 부품수를 상대적으로 줄일 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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.
예를 들면, 도시된 실시례에서는 상기 방열판(30,130)이 상기 외함(20,120)의 일 측판(24), 바닥판(123)에 설치된 것이 개시되어 있으나, 상기 방열판(30,130)은 상기 외함(20,120)의 상판(21, 121)에 위치될 수도 있다.
10: 서브모듈 20: 외함
21: 전면판 21': 제1터미널
21": 제2터미널 22: 상판
23: 바닥판 24: 측판
25: 제1개방부 26: 제2개방부
26': 커버 28: 제3개방부
30: 방열판 32: 전력반도체
37: 제2터미널 40: 연결버스바
41: 버스바몸체 42: 제1결합부
43: 제2결합부 110: 서브모듈
120: 외함 121: 전면판
121': 제1터미널 121": 제2터미널
122: 상판 123: 바닥판
123': 바닥개방부 124: 측판
125: 제1개방부 125': 제1커버
126: 제2개방부 126': 제2커버
128: 제3개방부 130: 방열판
132: 전력반도체

Claims (11)

  1. 내부에 부품들이 설치되고 일측 외면에 개방부가 형성되는 외함과,
    상기 외함의 상기 개방부에 설치되어 내면이 상기 외함의 내부에 있어 상기 부품 중 적어도 하나가 설치되고 타면이 상기 외함의 외부에 있는 방열판을 포함하는 서브모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개방부는 상기 외함의 측판 중 하나에 형성되어 상기 방열판이 설치되는 서브모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 개방부는 상기 외함의 상판에 형성되어 상기 방열판이 설치되는 서브모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 개방부는 상기 외함의 바닥판에 형성되어 상기 방열판이 설치되는 서브모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방열판의 내부에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 방열판의 일측에 설치된 인입구와 인출구를 통해 외부와 연통되는 서브모듈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널과 제2터미널이 설치되는 서브모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널이 설치되고 상기 방열판에는 제2터미널이 구비되는 서브모듈.
  8. 내부에 부품들이 설치되고 일측 외면에 개방부가 형성되며 육면체 형상을 가지는 외함과,
    상기 외함의 상기 개방부에 설치되어 내면이 상기 외함의 내부에 있어 상기 부품 중 적어도 하나가 설치되고 상기 외함의 일측 외면을 형성하는 방열판을 포함하고,
    상기 방열판의 내부에는 냉각유체가 유동되는 유로가 형성되고, 상기 유로는 상기 방열판의 일측에 설치된 인입구와 인출구를 통해 외부와 연통되는 서브모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외함의 상판, 측판, 바닥판 중 어느 하나에 상기 개방부가 형성되어 상기 방열판이 상기 개방부를 막도록 설치되어 상기 외함의 일측 외면을 형성하는 서브모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈 사이의 전기적 연결을 위한 제1터미널과 제2터미널이 설치되는 서브모듈.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 외함의 전면판에는 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제1터미널이 설치되고 상기 방열판에도 인접하는 서브모듈과의 전기적 연결을 위한 제2터미널이 설치되는 서브모듈.
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