WO2022035253A1 - 전력변환장치 - Google Patents

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WO2022035253A1
WO2022035253A1 PCT/KR2021/010727 KR2021010727W WO2022035253A1 WO 2022035253 A1 WO2022035253 A1 WO 2022035253A1 KR 2021010727 W KR2021010727 W KR 2021010727W WO 2022035253 A1 WO2022035253 A1 WO 2022035253A1
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duct
disposed
conversion device
power conversion
flow path
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PCT/KR2021/010727
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English (en)
French (fr)
Inventor
안상훈
이미선
전지환
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • This embodiment relates to a power conversion device.
  • ESS Electronicgy Storage System
  • An energy storage system is an energy storage system that controls various voltages/currents generated from distributed power or renewable energy to connect to the power system as needed or to store and use idle energy.
  • a power conversion system converts electrical characteristics, ie, AC/DC, voltage, frequency, etc. is a system that
  • a DC-DC converter refers to an electronic circuit device that converts DC power of a certain voltage to DC power of another voltage, and is used in various fields such as TV sets and automotive electrical equipment.
  • the power converter has an external shape formed by a housing, and a plurality of electronic components for driving are disposed in the housing.
  • the plurality of electronic components generate heat by driving. Since the generated heat affects the driving of electronic components, the heat dissipation means in the housing is an essential element to be considered.
  • the heat dissipation means As an example of the heat dissipation means, a structure in which outside air is introduced into the housing and the introduced air is circulated and discharged after circulating the housing has been proposed. There is this.
  • the present embodiment is to provide a power conversion device capable of improving the heat dissipation efficiency by improving the structure.
  • the power conversion device includes a housing having a space therein and including a first opening and a second opening; an electronic component disposed in the space; a duct having one end coupled to the first opening and the other end coupled to the second opening, in which air flows and a flow path partitioned from the space is formed; and a fan disposed at one end of the duct and flowing the air in the flow path, wherein the electronic component includes a heat dissipation fin protruding from a side surface, and a coupling groove to which the heat dissipation fin is coupled is disposed on the side surface of the duct .
  • An accommodating groove for accommodating the fan may be disposed at one end of the duct.
  • a plurality of first coupling parts that protrude upward and are disposed to face each other with respect to the central groove are disposed on the upper surface of the duct, and may include a printed circuit board coupled to upper ends of the plurality of first coupling parts.
  • At least one device may be disposed on a lower surface of the printed circuit board, and the device may be disposed in the central groove.
  • the vertical length of the element may correspond to the vertical length of the central groove.
  • a spacer for separating the duct from the bottom surface of the space may be disposed at a lower portion of the duct.
  • the space may be divided into a plurality of regions symmetrical to each other with respect to the duct.
  • a pin protruding inward from the inner surface of the duct may be disposed in the flow path.
  • the flow passage has a rectangular cross section, the fins are respectively disposed in regions forming each side of the flow passage, and a plurality of fins are provided based on a single side of the flow passage, and the closer to the corner the more the duct is.
  • the length protruding from the inner surface may be shortened.
  • a plurality of the heat dissipation fins are provided, the plurality of heat dissipation fins have different lengths protruding from the side surface of the electronic component, and the coupling groove includes a plurality of bottoms arranged to be stepped to each other so that the plurality of heat dissipation fins are complementarily coupled to each other. can have sides.
  • the heat in the power converter is emitted through the air flowing through the duct, there is an advantage in that the heat dissipation efficiency is improved.
  • heat generated from the electronic component is directly transferred to the flow path in the duct through the heat dissipation fin extended from the electronic component, thereby improving heat dissipation efficiency.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view in the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing the configuration of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a duct according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a duct according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view showing the internal configuration of the power converter to which a modified example of the duct according to the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the internal configuration of a power conversion device to which a modified example of the fan and duct coupling structure according to the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the fan and the duct coupling structure of FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing the space in the housing according to the second embodiment of the present invention from the top.
  • FIG. 10 is a perspective view of a duct according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of an electronic component according to a second embodiment of the present invention.
  • the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or one or more) of A and (and) B, C”, it is combined as A, B, C It may contain one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component It may also include cases where it is 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the and another element.
  • upper (above) or lower (below) is not only when the two components are in direct contact with each other, but also also also includes cases in which one or more other components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) it may include not only the upward direction but also the meaning of the downward direction based on one component.
  • the power converter according to this embodiment may be a DC-DC converter.
  • a converter is an electronic device provided in a vehicle, and refers to an electronic circuit device that converts power of a certain voltage to power of another voltage.
  • the configuration according to the present embodiment is not limited thereto, and the heat dissipation structure according to the present embodiment may be applied in various electronic devices.
  • Figure 1 is a conceptual diagram of a power conversion device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view inside the power conversion device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is the configuration of the power conversion device according to an embodiment of the present invention 4 is a cross-sectional view of a duct according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view of the duct according to an embodiment of the present invention.
  • the power conversion device 100 may have an external shape formed by a housing 110 .
  • the housing 110 may have a rectangular parallelepiped or cube shape.
  • the housing 110 may have a space 112 in which at least one electronic component is disposed.
  • a first opening may be disposed on one side surface 118 of the housing 110
  • a second opening may be disposed on the other side surface 119 of the housing 110 .
  • the first opening and the second opening may be formed to pass through the inner surface from the outer surface of the housing 110 .
  • Both ends of the duct 140 to be described later may be coupled to the first opening and the second opening.
  • One side 118 and the other side 119 of the housing 110 may be opposite to each other.
  • Electronic components may be disposed in the space 112 .
  • the printed circuit board 120 and the element 130 disposed on the outer surface of the printed circuit board 120 may be disposed in the space 112 .
  • a duct 140 may be disposed in the space 112 . Both ends of the duct 140 may be coupled to the first opening and the second opening. A flow path through which air flows may be formed inside the duct 140 . The outside air introduced from the first opening may be discharged through the second opening along the flow path in the duct 140 . The flow path may be a space partitioned from the space 112 .
  • the duct 140 may be formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the duct 140 may be disposed parallel to an area forming the long side of the housing 110 . Both ends of the duct 140 may be disposed at the center of one side 118 of the housing 110 and at the center of the other side 119 of the housing 110 , respectively. Accordingly, the duct 140 may be disposed in the center of the space 112 . Based on the duct 140, the space 112 may be divided into a plurality of mutually symmetrical regions.
  • a pin 142 may be disposed in the flow path in the duct 140 .
  • the pin 142 may be formed to protrude inward from the inner surface of the duct 140 . Accordingly, the contact area with the air flowing through the flow path through the fins 142 is increased, so that heat dissipation efficiency can be improved.
  • a plurality of the pins 142 may be provided to be spaced apart from each other.
  • the pins 142 may be respectively disposed in regions forming sides of the flow path, as shown in FIG. 4 .
  • a plurality of the pins 142 may be provided to be spaced apart from each other based on a single side.
  • the plurality of pins 142 disposed based on a single side may be arranged to have a shorter length protruding from the inner surface of the duct 140 as they are adjacent to the corner of the flow path. Accordingly, the length of the pin 142 disposed at the center of one side may be longer than the length of the pin 142 disposed at the edge.
  • the fins 142 may be disposed to correspond only to a region facing the device 130 among the flow paths in the duct 140 .
  • a hollow part may be formed in the flow path except for the fin 142 arrangement area.
  • the power conversion device 100 may include a fan 160 .
  • the fan 160 may be disposed on the outer surface of the housing 110 .
  • the fan 160 may be coupled to one end of the duct 140 .
  • the fan 160 may be coupled to a first opening formed in the one side 118 .
  • the fan 160 may suck in air from an external area and discharge it to the flow path.
  • the fan 160 may flow air in the duct 140 .
  • the fan 160 may flow air from one end of the duct 140 toward the other end.
  • a first coupling part 151 may be disposed on an upper portion of the duct 140
  • a second coupling part 154 may be disposed on a lower portion of the duct 140
  • the first coupling part 151 and the second coupling part 154 may be disposed on the outer surface of the duct 140 and formed as one body with the duct 140 .
  • the first coupling part 151 includes a first extension part 152 extending upwardly from the upper surface of the duct 140 , and a second extension part extending outwardly from the upper end of the first extension part 152 . (153) may be included.
  • the first coupling part 151 may be disposed along the longitudinal direction of the duct 140 .
  • a plurality of the first coupling parts 151 may be provided to face each other with respect to the central groove 150 .
  • a first screw hole penetrating from the upper surface to the lower surface may be formed in the second extension part 153 .
  • the printed circuit board 120 may be coupled to the upper portion of the duct 140 .
  • One or more devices 130 may be disposed on a lower surface of the printed circuit board 120 .
  • the element 130 may be disposed in the central groove 150 .
  • the height of the element 130 may correspond to the height of the first extension part 152 .
  • the vertical length of the soju 130 may correspond to a length from the bottom surface of the central groove 150 to the bottom surface of the printed circuit board 120 .
  • the lower surface of the element 130 may be in contact with the bottom surface of the central groove 150 .
  • a second screw hole may be formed in an area of the printed circuit board 120 facing the first screw hole in the vertical direction. Accordingly, the screw is screwed to the first screw hole and the second screw hole, so that the printed circuit board 120 can be firmly fixed on the duct 140 .
  • the second coupling part 154 may be formed to extend outwardly from the lower end of the duct 140 .
  • the second coupling part 154 may be provided in plurality, and may be respectively disposed on the outer surface of the lower end of the duct 140 .
  • the second coupling part 154 may be disposed parallel to the second extension part 153 .
  • the second coupling part 154 may be disposed to overlap the second extension part 153 in the vertical direction.
  • a third screw hole passing through the lower surface from the upper surface may be formed in the second coupling part 154 .
  • a spacer 158 spaced apart from the bottom surface of the space 112 may be disposed at a lower portion of the duct 140 .
  • a lower end of the spacer 158 may be coupled to a bottom surface of the space 112 , and an upper end may be coupled to a lower surface of the second coupling unit 154 .
  • a fourth screw hole may be disposed on the upper surface of the spacer 158 . Accordingly, the screw may pass through the third screw hole to be screw-coupled to the fourth screw hole.
  • a plurality of the spacers 158 may be provided to be spaced apart from each other along the edge of the duct 140 .
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the configuration of a power conversion device to which a modified example of the duct according to the present invention is applied.
  • a third coupling part 157 including a fourth extension part 156 bent outward from the lower end of the third extension part 155 may be provided instead of the second coupling part 154 and the separation part 158 being disposed at the lower part of the duct 140 . Accordingly, the above-described spacer 158 may be omitted.
  • the third extension part 155 may extend downwardly from the lower surface of the duct 140 to separate the duct 140 from the bottom surface of the space 112 .
  • the fourth extension part 156 may be bent outwardly from the lower end of the third extension part 155 to be screwed to the bottom surface of the space 112 . To this end, a screw hole passing through the lower surface from the upper surface may be formed in the fourth extension part 156 .
  • a plurality of the third coupling parts 157 may be disposed to face each other. At least one electronic component for driving the power conversion device 100 may be disposed in a space between the plurality of third coupling units 157 .
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the configuration of a power conversion device to which a modified example of the fan and duct coupling structure according to the present invention is applied
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the fan and duct coupling structure of FIG. 7 .
  • the duct 160 may be disposed within the housing 110 instead of being disposed on the outer surface of the housing 110 .
  • one end of the duct 140 may be formed to be recessed than other regions, and a receiving groove 145 for accommodating the duct 140 may be disposed.
  • the duct 140 may be disposed in the receiving groove 145 .
  • the outer surface of the duct 140 may form the same plane as the outer surface of the housing 110 .
  • the outer end of the duct 160 may be accommodated in the first opening of the housing 110 . Accordingly, the duct 140 may communicate with the external region of the housing 110 through the first opening to suck in outside air and discharge the air to the flow path in the duct 140 .
  • the above-described fins 142 may not be disposed in a region in which the fan 160 is disposed in the space within the duct 140 .
  • FIG. 9 is a plan view showing the space in the housing according to the second embodiment of the present invention from the top
  • FIG. 10 is a perspective view of the duct according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is the second embodiment of the present invention. It is a perspective view of an electronic component according to
  • an electronic component 180 may be disposed in a space within the power control device according to the present embodiment.
  • the electronic component 180 is a component related to driving of the power control device, and may be coupled to a side surface of the duct 140 .
  • the electronic component 180 may be provided in plurality, and may be disposed to be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the duct 140 .
  • a heat dissipation fin 182 protruding from the side surface of the electronic component 180 may be disposed on a side surface of the electronic component 180 facing the side surface of the duct 140 .
  • the heat dissipation fins 182 may be provided in plurality and may be disposed to be spaced apart from each other in the vertical direction.
  • the protrusion heights of the plurality of heat dissipation fins 182 protruding from the side surface of the electronic component 180 may be different from each other. For example, as the plurality of heat dissipation fins 182 are adjacent to upper and lower edges of the electronic component 180 , the electronic component 180 is closer to each other. It may be arranged to have a shorter length protruding from the side of the plurality of heat dissipation fins 182 may be arranged to have a step difference from each other.
  • a coupling groove 147 to which the heat dissipation fin 182 is coupled may be formed in a side surface of the duct 140 .
  • the coupling groove 147 may be formed in a shape complementary to the heat dissipation fin 182 . Accordingly, the coupling groove 147 may include a plurality of bottom surfaces that are disposed to have a step difference from each other. The bottom surface may be formed by changing the arrangement shape of the pins disposed in the duct 140 .
  • a plurality of the coupling grooves 147 may be provided to correspond to the number of the electronic components 180 .
  • the heat generated by the electronic component 180 is directly transferred to the flow path in the duct 140 through the heat dissipation fin 182 extending from the electronic component 180, so that the heat dissipation efficiency can be improved.

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Abstract

전력변환장치는, 내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징; 상기 공간에 배치되는 전자부품; 일단이 상기 제1개구에 결합되고 타단이 상기 제2개구에 결합되며, 내부에 공기가 유동하고 상기 공간과 구획되는 유로가 형성되는 덕트; 및 상기 덕트의 일단에 배치되며, 상기 유로 내 공기를 유동시키는 팬;을 포함하고, 상기 전자부품은 측면으로부터 돌출되는 방열핀을 포함하며, 상기 덕트의 측면에는 상기 방열핀이 결합되는 결합홈이 배치된다.

Description

전력변환장치
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 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.
방열 수단의 일 예로, 하우징 내로 외기를 유입하여 유입된 공기가 하우징을 순환 후 배출되는 구조가 제안되고 있으나, 외기 유입과 함께 먼지, 수분을 포함한 외부 이물질이 함께 유입되어 하우징 내 공간을 오염시키는 문제점이 있다.
본 실시예는 구조를 개선하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 전력변환장치를 제공하는 것이다.
본 실시예에 따른 전력변환장치는, 내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징; 상기 공간에 배치되는 전자부품; 일단이 상기 제1개구에 결합되고 타단이 상기 제2개구에 결합되며, 내부에 공기가 유동하고 상기 공간과 구획되는 유로가 형성되는 덕트; 및 상기 덕트의 일단에 배치되며, 상기 유로 내 공기를 유동시키는 팬;을 포함하고, 상기 전자부품은 측면으로부터 돌출되는 방열핀을 포함하며, 상기 덕트의 측면에는 상기 방열핀이 결합되는 결합홈이 배치된다.
상기 덕트의 일단에는 상기 팬을 수용하는 수용홈이 배치될 수 있다.
상기 덕트의 상면에는 상방으로 돌출되어 중앙홈을 기준으로 대향하게 배치되는 복수의 제1결합부가 배치되고, 상기 복수의 제1결합부의 상단에 결합되는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 하면에는 적어도 하나 이상의 소자가 배치되고, 상기 소자는 상기 중앙홈에 배치될 수 있다.
상기 소자의 상하 방향 길이는 상기 중앙홈의 상하 방향 길이에 대응될 수 있다.
상기 덕트의 하부에는 상기 공간의 바닥면으로부터 상기 덕트를 이격시키는 이격부가 배치될 수 있다.
상기 공간은 상기 덕트를 기준으로 상호 대칭하는 복수의 영역으로 구획될 수 있다.
상기 유로에는 상기 덕트의 내면으로부터 내측으로 돌출되는 핀이 배치될 수 있다.
상기 유로는 장방형의 단면을 가지고, 상기 핀은 상기 유로의 각 변을 형성하는 영역에 각각 배치되고, 상기 유로의 단일의 변을 기준으로 상기 핀은 복수로 구비되어, 코너에 인접할수록 상기 덕트의 내면으로부터 돌출된 길이가 짧아질 수 있다.
상기 방열핀은 복수로 구비되고, 상기 복수의 방열핀은 상기 전자부품의 측면으로부터 돌출된 길이가 서로 상이하며, 상기 결합홈은 상기 복수의 방열핀이 상보적으로 결합되도록, 상호 단차지게 배치되는 복수의 바닥면을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면 덕트를 유동하는 공기를 통해 전력변환장치 내 열을 방출시키게 되므로, 방열 효율이 향상되는 장점이 있다.
특히, 하우징 내 공간과 구획되는 공기 유동 경로를 형성함으로써, 하우징 내로 먼지, 수분을 포함한 외부 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전자부품으로부터 연장된 방열핀을 통해 전자부품의 발생 열을 덕트 내 유로로 직접 전달하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 내 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덕트의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 덕트의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 덕트의 변형예가 적용된 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 팬과 덕트 결합구조의 변형예가 적용된 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 팬과 덕트 결합구조의 단면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하우징 내 공간을 상부에서 도시한 평면도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 덕트의 사시도.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자부품의 사시도.
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. 컨버터(Converter)는 자동차에 구비되는 전장품으로서, 어떤 전압의 전원에서 다른 전압의 전원으로 변환을 수행하는 전자회로 장치를 말한다. 그러나, 본 실시예에 따른 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 방열 구조는 다양한 전자장치 내 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 개념도 이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 내 단면도 이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덕트의 단면도 이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 덕트의 사시도 이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 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)은 내부에 적어도 하나 이상의 전자부품이 배치되는 공간(112)이 형성될 수 있다.
상기 하우징(110)의 일측면(118)에는 제1개구가 배치되고, 상기 하우징(110)의 타측면(119)에는 제2개구가 배치될 수 있다. 상기 제1개구와 상기 제2개구는 상기 하우징(110)의 외면으로부터 내면을 관통하도록 형성될 수 있다. 후술할 덕트(140)는 상기 제1개구와 상기 제2개구에 양단이 결합될 수 있다. 상기 하우징(110)의 일측면(118)과 타측면(119)은 상호 대향하는 면일 수 있다.
상기 공간(112)에는 전자부품이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간(112)에는 인쇄회로기판(120), 상기 인쇄회로기판(120)의 외면 상에 배치되는 소자(130)가 배치될 수 있다.
상기 공간(112)에는 덕트(140)가 배치될 수 있다. 상기 덕트(140)는 상기 제1개구와 상기 제2개구에 양단이 결합될 수 있다. 상기 덕트(140)의 내부에는 공기가 유동하는 유로가 형성될 수 있다. 상기 제1개구로부터 유입된 외기는 상기 덕트(140) 내 유로를 따라 상기 제2개구로 배출될 수 있다. 상기 유로는 상기 공간(112)과 구획되는 공간일 수 있다.
상기 덕트(140)는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)의 단면이 직사각형으로 형성될 경우, 상기 덕트(140)는 상기 하우징(110)의 장변을 형성하는 영역과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 덕트(140)는 양단이 각각 상기 하우징(110)의 일측면(118) 중앙과 상기 하우징(110)의 타측면(119) 중앙에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 덕트(140)는 상기 공간(112)의 중앙에 배치될 수 있다. 상기 덕트(140)를 기준으로 상기 공간(112)은 상호 대칭한 복수의 영역으로 구획될 수 있다.
상기 덕트(140) 내 유로에는 핀(142)이 배치될 수 있다. 상기 핀(142)은 상기 덕트(140)의 내면으로부터 내측으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 핀(142)을 통해 상기 유로를 유동하는 공기와의 접촉 면적이 증가되어, 방열 효율이 향상될 수 있다.
상기 핀(142)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 유로가 장방형의 단면 형상을 가진다할 때, 상기 핀(142)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유로의 변을 형성하는 영역에 각각 배치될 수 있다. 이 때, 단일의 변을 기준으로 상기 핀(142)은 복수로 구비되어 상호 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 단일의 변을 기준으로 배치되는 복수의 핀(142)들은, 상기 유로의 코너에 인접할수록 상기 덕트(140)의 내면으로부터 돌출된 길이가 짧아지게 배치될 수 있다. 이에 따라, 어느 하나의 변의 중앙에 배치된 핀(142)의 길이는 가장자리에 배치된 핀(142)의 길이 보다 길게 형성될 수 있다.
한편, 상기 핀(142)은 상기 덕트(140) 내 유로 중 상기 소자(130)와 마주하는 영역에만 대응하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 상기 핀(142) 배치 영역을 제외한 유로는 중공부가 형성될 수 있다.
상기 전력변환장치(100)는 팬(160)을 포함할 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 하우징(110)의 외면에 배치될 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 덕트(140)의 일단에 결합될 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 일측면(118)에 형성된 제1개구에 결합될 수 있다. 상기 팬(160)은 외부 영역으로부터 공기를 흡입하여, 상기 유로로 토출할 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 덕트(140) 내 공기를 유동시킬 수 있다. 상기 팬(160)은 상기 덕트(140)의 일단으로부터 타단을 향해 공기를 유동시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 덕트(140)의 상부에는 제1결합부(151)가 배치되고, 상기 덕트(140)의 하부에는 제2결합부(154)가 배치될 수 있다. 상기 제1결합부(151)와 상기 제2결합부(154)는 상기 덕트(140)의 외면 상에 배치되어, 상기 덕트(140)와 한몸으로 형성될 수 있다.
상기 제1결합부(151)는 상기 덕트(140)의 상면으로부터 상방으로 연장되는 제1연장부(152)와, 상기 제1연장부(152)의 상단으로부터 외측으로 연장된느 제2연장부(153)를 포함할 수 있다. 상기 제1결합부(151)는 상기 덕트(140)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 상기 제1결합부(151)는 복수로 구비되어 중앙홈(150)을 기준으로 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제2연장부(153)에는 상면으로부터 하면을 관통하는 제1나사홀이 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)은 상기 덕트(140)의 상부에 결합될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에는 하나 이상의 소자(130)가 배치될 수 있다. 상기 소자(130)는 상기 중앙홈(150)에 배치될 수 있다. 상기 소자(130)의 높이는 상기 제1연장부(152)의 높이에 대응될 수 있다. 상기 소주(130)의 상하 방향 길이는, 상기 중앙홈(150)의 바닥면으로부터 상기 인쇄회로기판(120)의 하면까지의 길이에 대응될 수 있다. 상기 소자(130)의 하면은 상기 중앙홈(150)의 바닥면에 접촉될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)에서 상기 제1나사홀과 상하 방향으로 마주하는 영역에는 제2나사홀이 형성될 수 있다. 따라서, 스크류가 상기 제1나사홀 및 제2나사홀에 나사 결합되어, 상기 덕트(140) 상에 상기 인쇄회로기판(120)이 견고하게 고정될 수 있다.
상기 제2결합부(154)는 상기 덕트(140)의 하단으로부터 외측으로 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제2결합부(154)는 복수로 구비되어, 상기 덕트(140) 하단의 외측면에 각각 배치될 수 있다. 상기 제2결합부(154)는 상기 제2연장부(153)에 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제2결합부(154)는 상기 제2연장부(153)와 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제2결합부(154)에는 상면으로부터 하면을 관통하는 제3나사홀이 형성될 수 있다.
상기 덕트(140)의 하부에는 상기 공간(112)의 바닥면으로부터 상기 덕트(140)를 이격시키는 이격부(158)가 배치될 수 있다. 상기 이격부(158)는 하단이 상기 공간(112)의 바닥면에 결합되고, 상단이 상기 상기 제2결합부(154)의 하면에 결합될 수 있다. 상기 이격부(158)의 상면에는 제4나사홀이 배치될 수 있다. 따라서, 스크류가 상기 제3나사홀을 관통하여 상기 제4나사홀에 나사 결합될 수 있다. 상기 이격부(158)는 복수로 구비되어, 상기 덕트(140)의 가장자리를 따라 이격되게 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 덕트를 유동하는 공기를 통해 전력변환장치 내 열을 방출시키게 되므로, 방열 효율이 향상되는 장점이 있다.
특히, 하우징 내 공간과 구획되는 공기 유동 경로를 형성함으로써, 하우징 내로 먼지, 수분을 포함한 외부 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명에 따른 덕트의 변형예가 적용된 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도이다.
본 변형예에서는, 덕트(140)의 하부에 제2결합부(154) 및 이격부(158)가 배치되는 대신, 상기 덕트(140)의 하면으로부터 하방으로 연장되는 제3연장부(155)와, 상기 제3연장부(155)의 하단으로부터 외측으로 절곡되는 제4연장부(156)를 포함하는 제3결합부(157)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 상술한 이격부(158)가 생략될 수 있다.
상세히, 상기 제3연장부(155)는 상기 덕트(140)의 하면으로부터 하방으로 연장되어, 상기 공간(112)의 바닥면으로부터 상기 덕트(140)를 이격시킬 수 있다.
상기 제4연장부(156)는 상기 제3연장부(155)의 하단으로부터 외측으로 절곡되어 상기 공간(112)의 바닥면에 나사 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 제4연장부(156)에는 상면으로부터 하면을 관통하는 나사홀이 형성될 수 있다.
상기 제3결합부(157)는 복수로 구비되어 상호 대향하게 배치될 수 있다. 복수의 제3결합부(157) 사이 공간에는 전력변환장치(100)의 구동을 위한 적어도 하나 이상의 전자부품이 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 팬과 덕트 결합구조의 변형예가 적용된 전력변환장치 내 구성을 도시한 사시도 이고, 도 8은 도 7의 팬과 덕트 결합구조의 단면도 이다.
도 7 및 8을 참조하면, 본 변형예에서는 상기 덕트(160)가 상기 하우징(110)의 외면 상에 배치되는 대신 하우징(110) 내 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 덕트(140)의 일단에는 타 영역보다 함몰 형성되어, 상기 덕트(140)를 수용하는 수용홈(145)이 배치될 수 있다. 상기 덕트(140)는 상기 수용홈(145) 내 배치될 수 있다. 상기 덕트(140)의 외면은 상기 하우징(110)의 외면과 동일 평면을 형성할 수 있다. 상기 하우징(110)의 제1개구에는 상기 덕트(160)의 외측 단부가 수용될 수 있다. 이에 따라, 상기 덕트(140)는 상기 제1개구를 통해 상기 하우징(110)의 외부 영역과 연통되어 외기를 흡입하고, 상기 덕트(140) 내 유로로 공기를 토출할 수 있다. 상기 덕트(140) 내 공간 중 상기 팬(160)이 배치되는 영역에는 전술한 핀(142)이 배치되지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하우징 내 공간을 상부에서 도시한 평면도 이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 덕트의 사시도 이며, 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 전자부품의 사시도 이다.
본 실시예에서는 다른 부분에 있어서는 전 실시예와 동일하고, 덕트의 외면에 전자부품이 결합되는 점에 있어 차이가 있다. 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명을 하고, 나머지 부분에 있어서는 전 실시예에 대한 설명을 원용하기로 한다.
도 9 내지 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력제어장치 내 공간에는 전자부품(180)이 배치될 수 있다. 상기 전자부품(180)은 상기 전력제어장치의 구동과 관련된 구성으로서, 상기 덕트(140)의 측면에 결합될 수 있다. 상기 전자부품(180)은 복수로 구비되어, 상기 덕트(140)의 길이 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 덕트(140)의 측면과 마주하는 상기 전자부품(180)의 측면에는, 상기 전자부품(180)의 측면으로부터 돌출되는 방열핀(182)이 배치될 수 있다. 상기 방열핀(182)는 복수로 구비되어 상하 방향을 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 전자부품(180의 측면으로부터 돌출된 상기 복수의 방열핀(182)의 돌출 높이는 서로 상이할 수 있다. 일 예로, 상기 복수의 방열핀(182)은 상, 하단 가장자리에 인접할수록 상기 전자부품(180)의 측면으로부터 돌출된 길이가 짧아지도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 방열핀(182)은 상호 단차지게 배치될 수 있다.
상기 덕트(140)의 측면에는 상기 방열핀(182)이 결합되는 결합홈(147)이 형성될 수 있다. 상기 결합홈(147)은 상기 방열핀(182)과 상보적인 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 결합홈(147)은 서로 단차지게 배치되는 복수의 바닥면을 포함할 수 있다. 상기 바닥면은 상기 덕트(140) 내 배치되는 핀들의 배치 형상을 변경하여 형성될 수 있다. 상기 결합홈(147)은 상기 전자부품(180)의 개수에 대응하여 복수로 구비될 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 상기 전자부품(180)으로부터 연장된 방열핀(182)을 통해 상기 전자부품(180)의 발생 열을 상기 덕트(140) 내 유로로 직접 전달하게 되므로, 방열 효율이 향상될 수 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 (10)

  1. 내부에 공간이 형성되며, 제1개구와 제2개구를 포함하는 하우징;
    상기 공간에 배치되는 전자부품;
    일단이 상기 제1개구에 결합되고 타단이 상기 제2개구에 결합되며, 내부에 공기가 유동하고 상기 공간과 구획되는 유로가 형성되는 덕트; 및
    상기 덕트의 일단에 배치되며, 상기 유로 내 공기를 유동시키는 팬;을 포함하고,
    상기 전자부품은 측면으로부터 돌출되는 방열핀을 포함하며,
    상기 덕트의 측면에는 상기 방열핀이 결합되는 결합홈이 배치되는 전력변환장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 덕트의 일단에는 상기 팬을 수용하는 수용홈이 배치되는 전력변환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 덕트의 상면에는 상방으로 돌출되어 중앙홈을 기준으로 대향하게 배치되는 복수의 제1결합부가 배치되고,
    상기 복수의 제1결합부의 상단에 결합되는 인쇄회로기판을 포함하는 전력변환장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하면에는 적어도 하나 이상의 소자가 배치되고,
    상기 소자는 상기 중앙홈에 배치되는 전력변환장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소자의 상하 방향 길이는 상기 중앙홈의 상하 방향 길이에 대응되는 전력변환장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 덕트의 하부에는 상기 공간의 바닥면으로부터 상기 덕트를 이격시키는 이격부가 배치되는 전력변환장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간은 상기 덕트를 기준으로 상호 대칭하는 복수의 영역으로 구획되는 전력변환장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로에는 상기 덕트의 내면으로부터 내측으로 돌출되는 핀이 배치되는 전력변환장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유로는 장방형의 단면을 가지고,
    상기 핀은 상기 유로의 각 변을 형성하는 영역에 각각 배치되고,
    상기 유로의 단일의 변을 기준으로 상기 핀은 복수로 구비되어, 코너에 인접할수록 상기 덕트의 내면으로부터 돌출된 길이가 짧아지는 전력변환장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 방열핀은 복수로 구비되고,
    상기 복수의 방열핀은 상기 전자부품의 측면으로부터 돌출된 길이가 서로 상이하며,
    상기 결합홈은 상기 복수의 방열핀이 상보적으로 결합되도록, 상호 단차지게 배치되는 복수의 바닥면을 가지는 전력변환장치.
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