WO2022245164A1 - 컨버터 - Google Patents

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WO2022245164A1
WO2022245164A1 PCT/KR2022/007199 KR2022007199W WO2022245164A1 WO 2022245164 A1 WO2022245164 A1 WO 2022245164A1 KR 2022007199 W KR2022007199 W KR 2022007199W WO 2022245164 A1 WO2022245164 A1 WO 2022245164A1
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WO
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space
disposed
region
housing
heat dissipation
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/007199
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English (en)
French (fr)
Inventor
조용석
남원석
정윤영
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20936—Liquid coolant with phase change

Definitions

  • This embodiment relates to a converter.
  • Engine electric devices starting device, ignition device, charging device
  • lighting devices are common as electric devices of automobiles, but recently, as vehicles are more electronically controlled, most systems, including chassis electric devices, are becoming electrically electronic. .
  • a hybrid electric vehicle regardless of soft or hard type, is equipped with a DC-DC converter (Low Voltage DC-DC Converter) for supplying an electric load (12V).
  • the DCDC converter which serves as a generator (alternator) of a general gasoline vehicle, supplies a voltage of 12V for an electric load by lowering the high voltage of a main battery (usually a high-voltage battery of 144V or more).
  • a DC-DC converter refers to an electronic circuit device that converts DC power of a certain voltage into DC power of another voltage, and is used in various fields such as television receivers and electronic parts of automobiles.
  • the converter is contoured by the housing.
  • a plurality of electronic components for driving are disposed inside the housing.
  • the electronic component generates heat by being driven. Heat can overload electronic components, causing malfunctions and failures of set-up functions. Accordingly, a structure or means for dissipating heat from components within the converter is required.
  • the present embodiment is to provide a converter capable of improving heat dissipation efficiency by improving the structure.
  • the converter according to the present embodiment includes a space formed therein, and a housing made of a plastic material; electronic components disposed in the space; and a heat dissipation member made of metal, at least a part of which is disposed in the space and in which a refrigerant flows, wherein the housing and the heat dissipation member are integrally formed by double injection molding.
  • the heat dissipation member may include a first region disposed in the space and a second region disposed outside the housing, and the first region and the second region may have different cross-sectional shapes.
  • the first region may have a rectangular cross section, and the second region may have a circular cross section.
  • a circumferential length of the cross section of the second region may be equal to a length of the circumference of the cross section of the first region.
  • the first region may have a cross-sectional shape in which a height (b) in a vertical direction is smaller than a width (a) in a horizontal direction.
  • the electronic component may be disposed to overlap the first area in a vertical direction.
  • a groove may be disposed on a bottom surface of the space so as to be more recessed than other areas and to which the first area is coupled.
  • An upper surface of the first region may form the same plane as a bottom surface of the space.
  • the electronic component includes a printed circuit board, and a support protrusion protruding upward to support a lower surface of the printed circuit board is disposed on a bottom surface of the space, and the lower surface of the printed circuit board is spaced apart from the bottom surface of the space. It can be.
  • a converter includes a housing having a space formed therein; electronic components disposed in the space; and a heat dissipation member disposed in the space so as to face the electronic component in a vertical direction and in which a refrigerant flows, wherein the heat dissipation member has a rectangular cross section.
  • the material of the housing forming the external shape of the converter is made of plastic, so there is an advantage in that it can be reduced in weight compared to the prior art.
  • the heat dissipation member made of metal is integrally formed with the housing through double injection, there is an advantage in that the space within the housing can be easily dissipated.
  • the area of the heat dissipating member disposed in the housing is formed in a rectangular shape to increase the area facing the heating area, heat dissipation efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a converter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the converter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a heat dissipation member and a housing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB′ of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of a heat dissipation member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a modified example of a heat dissipation member according to an embodiment of the present invention.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in a variety of different forms, and if it is within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively implemented. can be used by combining and substituting.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used to describe components of an embodiment of the present invention.
  • a component when a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also the component It may also include cases of being 'connected', 'combined', or 'connected' due to another component between the and other components.
  • top (top) or bottom (bottom) when it is described as being formed or disposed on the “top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is not only when two components are in direct contact with each other, but also It also includes cases where one or more other components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the exterior of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows the internal configuration of the converter according to an embodiment of the present invention.
  • a cross-sectional view Figure 4 is an exploded perspective view of the heat dissipation member and the housing according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line AA' of FIG. 4
  • Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line BB' of FIG. It is a cross-sectional view
  • FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of a heat dissipation member according to an embodiment of the present invention.
  • the outer shape of the converter 100 according to the embodiment of the present invention may be formed by combining the housing 110 and the cover 120.
  • a space 111 for accommodating at least one electronic component may be formed in the housing 110 .
  • the space 111 may be formed to open upward.
  • an upper surface of the space 111 may be covered by the cover 120 .
  • the housing 110 and the cover 120 may be made of plastic, respectively.
  • the housing 110 and the cover 120 may each have a rectangular cross-sectional shape.
  • a rib 112 protruding upward from other regions may be formed on an upper surface of the housing 110 .
  • the ribs 112 may be provided in plural and spaced apart from each other along the edge of the upper surface of the housing 110 .
  • the rib 112 When viewed from the side of the housing 110, the rib 112 may have a rectangular cross-sectional shape.
  • a rib groove 122 may be disposed in an area facing the rib 112 of the lower surface of the cover 120 in a shape that is more depressed than other areas. When the housing 110 and the cover 120 are coupled, the rib 112 may be coupled to the rib groove 122 .
  • the rib grooves 122 may also be provided in plurality and spaced apart from each other along the edge of the lower surface of the cover 120 .
  • a coupling part 116 for fixing the converter 100 to an installation area may be disposed on a lower surface of the housing 110 .
  • the coupling part 116 includes at least one screw hole 116a, and the converter 100 may be coupled to the installation area through a screw passing through the screw hole 116a.
  • the coupling part 116 is provided in plurality, and is formed to protrude outward from the lower surface of the housing 110, and may be disposed in each corner area of the lower surface of the housing 110.
  • a sealing member 180 may be disposed between the housing 110 and the cover 120 .
  • the sealing member 180 may be disposed between an upper edge of the housing 110 and a lower edge of the cover 120 . Damage to electronic components caused by external substances including moisture flowing into the converter 100 through the sealing member 180 can be prevented.
  • the sealing member 180 may be formed in a rectangular ring shape.
  • a guide 119 protruding upward from other areas may be formed on the upper surface of the housing 110.
  • the guide 119 may be disposed inside the rib 112 formation area.
  • the sealing member 180 may be coupled to an outer surface of the guide 119 . Through the sealing member 180 , it is possible to prevent external foreign substances including moisture from being introduced into the space 111 .
  • the sealing member 180 may be made of a rubber material, but may also be made of a curable resin such as epoxy.
  • At least one electronic component for driving the converter 100 may be disposed in the space 111 of the housing 110 .
  • the electronic component may include a printed circuit board 300 and a plurality of elements electrically coupled to the printed circuit board 300 .
  • the plurality of devices may include at least one of an inductor for obtaining inductance, a transformer for power conversion, and an FET device.
  • the electronic component may generate heat by being driven.
  • a support protrusion 117 protruding upward from the bottom surface of the space 111 and supporting the lower surface of the printed circuit board 300 may be formed.
  • the support protrusions 117 are disposed in each corner region of the bottom surface of the space 111, and are coupled to the lower surface of the printed circuit board 300 so as to form a gap between the lower surface of the printed circuit board 300 and the space 111.
  • the bottom surfaces may be spaced apart from each other.
  • a groove (not shown) may be formed in the printed circuit board 300 to accommodate at least a portion of the support protrusion 117 .
  • the converter 100 may include a plurality of connectors.
  • the plurality of connectors may include a signal connector 130 and a power connector 140 .
  • One end of the plurality of connectors may be electrically connected to the printed circuit board 300 and the other end may be exposed to the outside through a side surface of the housing 110 .
  • a hole may be formed in a side surface of the housing 110 through which the signal connector 130 and the power connector 140 pass.
  • the signal connector 130 and the power connector 140 are connected to external terminals, and thus power is input or output into the converter 100 or signals for driving the converter 100 are transmitted or received. can
  • the converter 100 may include a heat dissipation member 200 .
  • the heat dissipation member 200 is for dissipating heat from a space within the converter 100 and may have a pipe shape so that a refrigerant flows therein.
  • the heat dissipation member 200 may be formed of a metal material, and may be integrally formed with the housing 110 by double injection molding.
  • the heat dissipation member 200 may include a first region 230 and second regions 210 and 220 .
  • the first area 230 may be disposed within the space 111
  • the second areas 210 and 220 may be disposed outside the housing 110 .
  • a through hole 118 formed to penetrate from an inner surface to an outer surface of the housing 110 and to which the heat dissipating member 200 is coupled may be disposed.
  • a boundary area between the first area 230 and the second areas 210 and 220 may be disposed within the through hole 118 .
  • the second regions 210 and 220 are coupled to both ends of the first region 230 and may include an inlet 210 and an outlet 220 .
  • An inlet hole 212 is formed at one end of the inlet part 210 , and a refrigerant may be introduced into a space within the heat dissipation member 200 through the inlet hole 212 .
  • a discharge hole 222 is formed at one end of the discharge part 220, and the refrigerant flowing through the heat dissipation member 200 may be discharged to the outside through the discharge hole 222.
  • the inlet 210 and the outlet 220 may be respectively disposed on both sides of the signal connector 130 .
  • the second regions 210 and 220 may have circular cross sections.
  • the first area 230 is disposed within the space 111, and both ends may be coupled to the inlet 210 and the outlet 220, respectively.
  • a groove 150 may be formed on the bottom surface of the space 111 to be more recessed than other areas and to accommodate the first area 230 .
  • a cross-sectional shape of the groove 150 may be formed to correspond to a cross-sectional shape of the first region 230 .
  • a flat surface is formed on the top surface of the first area 230, and when coupled to the groove 150, the top surface of the first area 230 forms the same plane as the bottom surface of the space 111. can do.
  • the first area 230 may be disposed to overlap electronic components disposed on the printed circuit board 300 in a vertical direction.
  • the first region 230 may be disposed to overlap the inductor, the transformer, and the FET device in a vertical direction.
  • the refrigerant entering the inlet hole 212 passes through the first area 230, the refrigerant cools the heat generated by the electronic components overlapping the first area 230 in the vertical direction, and the refrigerant may come out through the discharge hole 222.
  • a heat dissipation tape (not shown) made of an insulating material may be disposed between the upper surface of the first region 230 and the lower surface of the printed circuit board 300 .
  • the first region 230 may have a rectangular cross-sectional shape.
  • the first region 230 may have a rectangular cross-sectional shape in which a height b in a vertical direction is less than a width a in a horizontal direction. According to the structure as described above, since the area facing the printed circuit board 300 increases as the width a in the horizontal direction increases, there is an advantage in that heat dissipation efficiency can be improved.
  • the first region 230 may have at least one or more bent regions.
  • the first region 230 includes a 1-1 region 232 and a 1-2 region that is bent from one end of the 1-1 region 232 and to which the inlet 210 is coupled. 234, and a 1-3 area 236 bent from the other end of the 1-1 area 232 and to which the discharge part 220 is coupled.
  • the 1-2 area 234 and the 1-3 area 236 are disposed parallel to each other, and a part of the 1-1 area 232 is the 1-2 area 234 and the It may be disposed perpendicular to a portion of the first to third regions 236 .
  • the circumference of the cross section of the first region 230 may be the same as the circumference of the cross section of the second regions 210 and 220 . That is, the circumference of the first region 230 may be the same as the circumference of the second regions 210 and 220 .
  • a circular pipe may be extruded and bent to form a member having a substantially “c” shape in cross section as shown in FIG. 7(c).
  • both ends of the member in (c) of FIG. 7 may be processed through forging to form the second regions 210 and 220 (see (d) of FIG. 7 ).
  • the central region of the second regions 210 and 220 may be processed through forging to form the first region 230 (see (e) of FIG. 7 ).
  • the material of the housing forming the external shape of the converter is made of plastic, there is an advantage in that it can be reduced in weight compared to the prior art.
  • the metal heat dissipation member is integrally formed with the housing through double injection, there is an advantage in that the space within the housing can be easily dissipated, and the process is easier than a structure in which the heat dissipation member and the housing are separately made and assembled. can Even in this case, rather than a structure in which the heat radiating member is completely buried inside the housing, it is better to dissipate heat when the upper surface of the first region 230 of the heat radiating member is exposed to the outside of the housing and directly contacts the printed circuit board 300. can
  • the area of the heat dissipating member disposed in the housing is formed in a rectangular shape to increase the area facing the heating area, heat dissipation efficiency can be improved.
  • the first area having a rectangular cross section is disposed inside the housing 110 and the second area having a circular cross section is disposed outside the housing 110 as an example, but this is not limited. 8, the area of the heat dissipating member 200 disposed outside the housing 110 may also have a rectangular cross section.

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Abstract

컨버터는, 내부에 공간이 형성되고, 플라스틱 재질의 하우징; 상기 공간에 배치되는 전자부품; 및 적어도 일부가 상기 공간에 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 금속 재질의 방열부재를 포함하고, 상기 하우징과 상기 방열부재는 이중 사출에 의해 일체로 형성된다.

Description

컨버터
본 실시예는 컨버터에 관한 것이다.
자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시 전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.
자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.
최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.
소프트 또는 하드 타입의 구분없이 하이브리드 전기 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다. 또한, 일반 가솔린 차량의 발전기(알터네이터) 역할을 하는 디씨디씨 컨버터는 메인 배터리(보통 144V 이상의 고전압 배터리)의 고전압을 다운시켜 전장부하용 전압 12V를 공급하고 있다.
디씨디씨 컨버터(DC-DC Converter)라 함은, 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 텔레비전 수상기, 자동차의 전장품 등 다양한 영역에 사용되고 있다.
컨버터는 하우징에 의해 외형이 형성된다. 상기 하우징의 내부에는 구동을 위한 다수의 전자부품이 배치된다. 상기 전자부품은 구동에 의해 열을 발생시킨다. 열은 전자부품의 과부하를 일으켜, 설정 기능에 장애를 발생시키고 고장을 유발할 수 있다. 따라서, 컨버터 내 부품들의 방열을 위한 구조 또는 수단이 요구된다.
본 실시예는 구조를 개선하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 실시예에 따른 컨버터는, 내부에 공간이 형성되고, 플라스틱 재질의 하우징; 상기 공간에 배치되는 전자부품; 및 적어도 일부가 상기 공간에 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 금속 재질의 방열부재를 포함하고, 상기 하우징과 상기 방열부재는 이중 사출에 의해 일체로 형성된다.
상기 방열부재는, 상기 공간 내 배치되는 제1영역과, 상기 하우징의 외부에 배치되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1영역과 상기 제2영역의 단면 형상은 상이할 수 있다.
상기 제1영역은 단면이 사각형이고, 상기 제2영역은 단면이 원형일 수 있다.
상기 제2영역 단면의 원주 방향 길이는 상기 제1영역 단면의 둘레의 길이와 동일할 수 있다.
상기 제1영역은 상하 방향 높이(b)가 수평 방향 폭(a) 보다 작은 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 전자부품은 상기 제1영역과 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 공간의 바닥면에는 타 영역보다 함몰되게 형성되어, 상기 제1영역이 결합되는 홈이 배치될 수 있다.
상기 제1영역의 상면은 상기 공간의 바닥면과 동일 평면을 형성할 수 있다.
상기 전자부품은 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 공간의 바닥면에는 상방으로 돌출되어 상기 인쇄회로기판의 하면을 지지하는 서포트 돌기가 배치되며, 상기 인쇄회로기판의 하면은 상기 공간의 바닥면과 이격될 수 있다.
다른 실시예에 따른 컨버터는, 내부에 공간이 형성되는 하우징; 상기 공간에 배치되는 전자부품; 및 상기 전자부품과 상하 방향으로 마주하도록 상기 공간 내 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 방열부재를 포함하고, 상기 방열부재는 사각형의 단면을 가진다.
본 실시예를 통해 컨버터의 외형을 형성하는 하우징의 재질을 플라스틱으로 형성하여, 종래 대비 경량화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 금속 재질의 방열 부재를 하우징과 함께 이중 사출을 통해 일체로 형성하여, 하우징 내 공간을 용이하게 방열시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 하우징 내 배치되는 방열부재의 영역을 사각형으로 형성하여 발열 영역과 마주하는 면적을 증가시키게 되므로, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 외관을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 내 구성을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열부재와 하우징의 분해 사시도.
도 5는 도 4의 A-A'를 도시한 단면도.
도 6은 도 4의 B-B'를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 제조 과정을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 변형예를 도시한 도면.
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,C로 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 외관을 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 분해 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 내 구성을 도시한 단면도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열부재와 하우징의 분해 사시도 이며, 도 5는 도 4의 A-A'를 도시한 단면도 이고, 도 6은 도 4의 B-B'를 도시한 단면도 이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 1 내지 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(100)는, 하우징(110)과 커버(120)의 결합에 의해 외형이 형성될 수 있다.
상기 하우징(110) 내에는 적어도 하나 이상의 전자부품을 수용하기 위한 공간(111)이 형성될 수 있다. 상기 공간(111)은 상방으로 개구되게 형성될 수 있다. 상기 하우징(110)과 상기 커버(120)의 결합 시, 상기 공간(111)의 상면은 상기 커버(120)에 의해 커버될 수 있다.
상기 하우징(110)과 상기 커버(120)의 재질은 각각 플라스틱으로 형성될 수 있다.
상기 하우징(110)과 상기 커버(120)는 각각 장방형의 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 하우징(110)의 상면에는 타 영역보다 상방으로 돌출되는 리브(112)가 형성될 수 있다. 상기 리브(112)는 복수로 구비되어, 상기 하우징(110)의 상면 가장자리를 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다. 상기 하우징(110)의 측면에서 바라볼 때, 상기 리브(112)는 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 커버(120)의 하면 중 상기 리브(112)와 마주하는 영역에는 타 영역보다 상방으로 함몰되는 형상의 리브홈(122)이 배치될 수 있다. 상기 하우징(110)과 상기 커버(120)의 결합 시, 상기 리브(112)는 상기 리브홈(122)에 결합될 수 있다. 상기 리브홈(122) 또한 복수로 구비되어 상기 커버(120)의 하면 가장자리를 따라 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 하우징(110)의 하면에는 상기 컨버터(100)를 설치 영역에 고정하기 위한 결합부(116)가 배치될 수 있다. 상기 결합부(116)는 적어도 하나 이상의 나사홀(116a)을 포함하며, 상기 나사홀(116a)을 관통하는 스크류를 통해 상기 설치 영역에 상기 컨버터(100)가 결합될 수 있다. 상기 결합부(116)는 복수로 구비되어, 상기 하우징(110)의 하면에서 외측으로 돌출되도록 형성되어 상기 하우징(110) 하면 각 코너 영역에 배치될 수 있다.
상기 하우징(110)과 상기 커버(120) 사이에는 실링부재(180)가 배치될 수 있다. 상기 실링부재(180)는 상기 하우징(110)의 상면 가장자리와, 상기 커버(120)의 하면 가장자리 사이에 배치될 수 있다. 상기 실링부재(180)를 통해 수분을 포함한 외부 물질이 상기 컨버터(100)의 내부로 유입되어 야기되는 전자부품의 손상을 방지 할 수 있다. 상기 실링부재(180)는 장방형의 링 형상으로 형성될 수 있다.
상기 실링부재(180)의 고정을 위해, 상기 하우징(110)의 상면에는 타 영역보다 상방으로 돌출되는 가이드(119)가 형성될 수 있다. 상기 가이드(119)는 상기 리브(112) 형성 영역의 내측에 배치될 수 있다. 상기 실링부재(180)는 상기 가이드(119)의 외면에 결합될 수 있다. 상기 실링부재(180)를 통해 수분을 포함한 외부 이물질이 상기 공간(111)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 상기 실링부재(180)는 고무 재질일 수 있으나, 에폭시와 같은 경화성 수지일 수도 있다.
상기 하우징(110) 내 공간(111)에는 상기 컨버터(100)의 구동을 위한 적어도 하나 이상의 전자부품이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 전자부품은 인쇄회로기판(300)과, 상기 인쇄회로기판(300)에 전기적으로 결합되는 다수의 소자를 포함할 수 있다. 상기 다수의 소자는 인덕턴스를 얻기 위한 인덕터(Inductor), 전원 변환을 위한 변압기(Transformer), FET 소자 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 전자부품은 구동에 의해 열을 발생시킬 수 있다.
상기 공간(111)의 바닥면에는 상방으로 돌출되어, 상기 인쇄회로기판(300)의 하면을 지지하는 서포트 돌기(117)가 형성될 수 있다. 상기 서포트 돌기(117)는 상기 공간(111) 바닥면의 각 코너 영역에 배치되며, 상기 인쇄회로기판(300)의 하면에 결합되어 상기 인쇄회로기판(300)의 하면과 상기 공간(111)의 바닥면을 상호 이격시킬 수 있다. 상기 인쇄회로기판(300)에는 상기 서포트 돌기(117)의 적어도 일부를 수용하도록 홈(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 컨버터(100)는 다수의 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 다수의 커넥터는 신호 커넥터(130)와, 전원 커넥터(140)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 커넥터는 일단이 상기 인쇄회로기판(300)에 전기적으로 연결되며, 타단이 상기 하우징(110)의 측면을 통해 외부로 노출될 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징(110)의 측면에는 상기 신호 커넥터(130) 및 상기 전원 커넥터(140)가 관통하도록 홀이 형성될 수 있다. 상기 신호 커넥터(130) 및 상기 전원 커넥터(140)는 외부 단자와 연결되며, 이에 따라 상기 컨버터(100) 내로 전원이 입, 출력되거나, 상기 컨버터(100)의 구동을 위한 신호가 송, 수신될 수 있다.
상기 컨버터(100)는 방열부재(200)를 포함할 수 있다. 상기 방열부재(200)는 상기 컨버터(100) 내 공간의 방열을 위한 것으로, 내부에 냉매가 유동하도록 파이프 형상을 가질 수 있다. 상기 방열부재(200)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 상기 하우징(110)과 이중 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상기 방열부재(200)는 제1영역(230)과, 제2영역(210, 220)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(230)은 상기 공간(111) 내 배치되고, 상기 제2영역(210, 220)은 상기 상기 하우징(110)의 외부에 배치될 수 있다. 상기 하우징(110)의 측면에는 내면으로부터 외면을 관통하도록 형성되어, 상기 방열부재(200)가 결합되는 관통홀(118)이 배치될 수 있다. 상기 제1영역(230)과 상기 제2영역(210, 220)의 경계 영역은 상기 관통홀(118) 내 배치될 수 있다.
상기 제2영역(210, 220)은 상기 제1영역(230)의 양단에 결합되며, 유입부(210)와, 배출부(220)를 포함할 수 있다. 상기 유입부(210)의 일단에는 유입홀(212)이 형성되며, 상기 유입홀(212)을 통해 냉매가 상기 방열부재(200) 내 공간으로 유입될 수 있다. 상기 배출부(220)의 일단에는 배출홀(222)이 형성되며, 상기 배출홀(222)을 통해 상기 방열부재(200)를 유동한 냉매가 외부로 배출될 수 있다.
상기 유입부(210)와 상기 배출부(220)는 상기 신호 커넥터(130)의 양측에 각각 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2영역(210, 220)은 원형의 단면을 가질 수 있다.
상기 제1영역(230)은 상기 공간(111) 내 배치되며, 양단이 각각 상기 유입부(210) 및 상기 배출부(220)와 결합될 수 있다. 상기 공간(111)의 바닥면에는 타 영역보다 함몰되게 형성되어, 상기 제1영역(230)을 수용하는 홈(150)이 형성될 수 있다. 상기 홈(150)의 단면 형상은 상기 제1영역(230)의 단면 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 상기 제1영역(230)의 상면에는 플랫(Flat) 면이 형성되며, 상기 홈(150)에 결합 시 상기 제1영역(230)은 상면은 상기 공간(111)의 바닥면과 동일 평면을 형성할 수 있다.
상기 제1영역(230)은 상기 인쇄회로기판(300) 상에 배치되는 전자부품들과 상하 방향으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1영역(230)은 상기 인덕터, 상기 변압기 및 상기 FET 소자와 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 유입홀(212)로 들어간 냉매가 상기 제1영역(230)을 지나갈 때, 상기 제1영역(230)과 상하 방향으로 오버랩되는 상기 전자부품들이 발생하는 열을 상기 냉매가 식혀주고, 상기 냉매는 상기 배출홀(222)을 통해 나올 수 있다.
상기 제1영역(230)의 상면과 상기 인쇄회로기판(300)의 하면 사이에는 절연 재질의 방열 테이프(미도시)가 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1영역(230)은 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 제1영역(230)은, 상하 방향 높이(b)가 수평 방향 폭(a) 보다 작은 장방형의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기와 같은 구조에 따르면, 수평 방향 폭(a)가 크면 클수록 상기 인쇄회로기판(300)과 마주하는 면적이 증가되므로, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 제1영역(230)은 적어도 하나 이상의 절곡된 영역을 가질 수 있다. 상세히, 상기 제1영역(230)은 제1-1영역(232)과, 상기 제1-1영역(232)의 일단으로부터 절곡되며 단부에 상기 유입부(210)가 결합되는 제1-2영역(234)과, 상기 제1-1영역(232)의 타단으로부터 절곡되며 단부에 상기 배출부(220)가 결합되는 제1-3영역(236)을 포함할 수 있다. 상기 제1-2영역(234)과 상기 제1-3영역(236)은 상호 평행하게 배치되고, 상기 제1-1영역(232)의 일 부분은 상기 제1-2영역(234) 및 상기 제1-3영역(236)의 일 부분과 수직하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1영역(230) 단면의 둘레의 길이는 상기 제2영역(210, 220) 단면의 둘레의 길이와 동일할 수 있다. 즉, 상기 제1영역(230)의 둘레 길이는, 상기 제2영역(210, 220)의 원주 길이와 동일할 수 있다.
이하에서는 상기 방열부재(200)의 제조 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 먼저 원형의 파이프를 압출 및 절곡하여, 도 7의 (c)에서와 같은 단면이 대략 “ㄷ” 자 형상인 부재를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 방열부재(200) 내 전 영역의 둘레 길이를 동일하게 형성하기 위해, 상기 원형의 파이프의 직경 D는 제1영역(230)의 둘레의 길이 L을 π로 나눈 값일 수 있다(L=2*(a+b), 도 5참조).
다음으로, 도 7의 (c)에서의 부재의 양단을 단조를 통해 가공하여 상기 제2영역(210, 220)을 형성할 수 있다(도 7의 (d) 참조). 마찬가지로, 상기 제2영역(210, 220)의 중앙 영역을 단조를 통해 가공하여 제1영역(230)을 형성할 수 있다(도 7의 (e) 참조).
상기와 같은 구조에 따르면, 컨버터의 외형을 형성하는 하우징의 재질을 플라스틱으로 형성하여, 종래 대비 경량화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 금속 재질의 방열 부재를 하우징과 함께 이중 사출을 통해 일체로 형성하여, 하우징 내 공간을 용이하게 방열시킬 수 있는 장점이 있고 방열 부재와 하우징을 개별적으로 만들어 조립하는 구조보다 공정상 더 용이할 수 있다. 이 경우에도, 방열 부재가 하우징 내부에 완전 매립되는 구조 보다는 방열 부재의 제1영역(230)의 상면은 상기 하우징 외부로 노출되어 상기 인쇄회로기판(300)과 직접적으로 접촉하는 게 방열에 더 좋을 수 있다.
또한, 하우징 내 배치되는 방열부재의 영역을 사각형으로 형성하여 발열 영역과 마주하는 면적을 증가시키게 되므로, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 사각형의 단면을 가지는 제1영역이 하우징(110) 내 배치되고, 원형의 단면을 가지는 제2영역이 하우징(110)의 외부에 배치되는 것을 예로 들었으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 외부에 배치되는 방열부재(200)의 영역 또한 단면이 사각형으로 형성될 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 형성되고, 플라스틱 재질의 하우징;
    상기 공간에 배치되는 전자부품; 및
    적어도 일부가 상기 공간에 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 금속 재질의 방열부재를 포함하고,
    상기 하우징과 상기 방열부재는 이중 사출에 의해 일체로 형성되고,
    상기 공간에 배치된 상기 방열부재의 일 부분은 상기 하우징 외부로 노출되도록 배치되는 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열부재는, 상기 공간 내 배치되는 제1영역과, 상기 하우징의 외부에 배치되는 제2영역을 포함하고,
    상기 제1영역과 상기 제2영역의 단면 형상은 상이한 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1영역은 단면이 사각형이고,
    상기 제2영역은 단면이 원형인 컨버터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2영역 단면의 원주 방향 길이는 상기 제1영역 단면의 둘레의 길이와 동일한 컨버터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1영역은 상하 방향 높이(b)가 수평 방향 폭(a) 보다 작은 단면 형상을 가지는 컨버터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자부품은 상기 제1영역과 상하 방향으로 오버랩되게 배치되는 컨버터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공간의 바닥면에는 타 영역보다 함몰되게 형성되어, 상기 제1영역이 결합되는 홈이 배치되는 컨버터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1영역의 상면은 상기 공간의 바닥면과 동일 평면을 형성하는 컨버터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전자부품은 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 공간의 바닥면에는 상방으로 돌출되어 상기 인쇄회로기판의 하면을 지지하는 서포트 돌기가 배치되며,
    상기 인쇄회로기판의 하면은 상기 공간의 바닥면과 이격되는 컨버터.
  10. 내부에 공간이 형성되는 하우징;
    상기 공간에 배치되는 전자부품; 및
    상기 전자부품과 상하 방향으로 마주하도록 상기 공간 내 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 방열부재를 포함하고,
    상기 방열부재는 사각형의 단면을 가지는 컨버터.
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