WO2023113264A1 - 서브모듈 - Google Patents

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WO2023113264A1
WO2023113264A1 PCT/KR2022/018186 KR2022018186W WO2023113264A1 WO 2023113264 A1 WO2023113264 A1 WO 2023113264A1 KR 2022018186 W KR2022018186 W KR 2022018186W WO 2023113264 A1 WO2023113264 A1 WO 2023113264A1
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WO
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enclosure
heat sink
opening
terminal
submodule
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/018186
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English (en)
French (fr)
Inventor
박용희
구남준
권기량
홍정원
정홍주
Original Assignee
효성중공업 주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority to EP22907734.2A priority patent/EP4451816A1/en
Priority to JP2024501688A priority patent/JP2024528817A/ja
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    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • the present invention relates to submodules.
  • a high voltage direct current system is a method of converting alternating current produced in a power plant into direct current, transmitting the power, and then reconverting it into alternating current at a power receiving point to supply power.
  • This ultra-high voltage direct current transmission system has less loss than an AC transmission method, so it has good transmission efficiency, can improve stability through grid separation, and is a transmission method that is advantageous for long-distance power transmission because of less inductive interference.
  • a plurality of submodules 1 are installed in a frame 3 composed of a plurality of layers with a height of several meters.
  • a plurality of partition plates 7 are installed to form a plurality of layers in a plurality of columns 5 installed vertically.
  • a plurality of submodules 1 are installed in rows on the partition plate 7 .
  • the submodule 1 used here is composed of a power supply unit 9 and a capacitor unit 9', and various power semiconductors and various control boards are installed in the power supply unit 9.
  • the power semiconductor and control board installed in the power supply unit 9 generate a lot of heat during operation.
  • a heat dissipation device using cooling water is connected from the outside to the inside of the power supply unit 9. That is, there is a pipe for supplying cooling water to the inside of the power supply unit 9, and this pipe transfers the cooling water to the heat sink installed inside the power supply unit 9.
  • Such a submodule 1 is used in a similar form not only in a high voltage direct current system (HVDC system) but also in a flexible alternative current transmission system (FACT system) in which power semiconductors are used. .
  • HVDC system high voltage direct current system
  • FACT system flexible alternative current transmission system
  • Prior art documents related to the submodule described above include Korean Patent Registration No. 10-1623347, Korean Patent Registration No. 10-1295070, and Korean Patent Registration No. 10-1288679.
  • An object of the present invention is to miniaturize the submodule.
  • An object of the present invention is to prevent coolant from entering the inside of a submodule.
  • An object of the present invention is to simplify the connection structure between submodules.
  • An object of the present invention is to minimize heat dissipation to the outside while miniaturizing a submodule.
  • the submodule of the present invention for achieving the above object is an enclosure in which parts are installed and an opening is formed on one outer surface of the enclosure, and an inner surface is installed in the opening of the enclosure so that the parts are inside the enclosure. At least one of the heat dissipation plate is installed and the other surface is outside the enclosure.
  • the opening may be formed in one of the side plates of the enclosure to install the heat sink.
  • the opening may be formed on the upper plate of the enclosure to install the heat sink.
  • the opening may be formed on the bottom plate of the enclosure to install the heat sink.
  • a flow path through which cooling fluid flows is formed inside the heat dissipation plate, and the flow path may communicate with the outside through an inlet and an outlet installed at one side of the heat dissipation plate.
  • a first terminal and a second terminal for electrical connection with adjacent submodules may be installed on the front plate of the enclosure.
  • a first terminal for electrical connection with an adjacent submodule may be installed on the front plate of the enclosure, and a second terminal may be provided on the heat sink.
  • the present invention is an enclosure having a hexahedral shape in which parts are installed on the inside and an opening is formed on one outer surface, and the parts are installed in the opening of the enclosure and the inner surface is inside the enclosure At least one of them may be installed and may include a heat sink forming an outer surface of one side of the enclosure, and a flow path through which cooling fluid flows may be formed inside the heat sink, and the flow path includes an inlet and an outlet installed on one side of the heat sink. can communicate with the outside world.
  • the open portion may be formed in any one of the top plate, the side plate, and the bottom plate of the enclosure, and the heat dissipation plate may be installed to cover the opening portion to form one outer surface of the enclosure.
  • a first terminal and a second terminal for electrical connection between adjacent submodules may be installed on the front plate of the enclosure.
  • a first terminal for electrical connection with an adjacent submodule may be installed on the front plate of the enclosure, and a second terminal for electrical connection with an adjacent submodule may be installed on the heat sink.
  • the submodule according to the present invention may have at least one or more of the following effects.
  • a heat sink may be installed to form one side of an enclosure constituting an exterior of a submodule. Therefore, since the heat sink constitutes a part of the enclosure and does not occupy space inside the enclosure, space for installing the heat sink inside the enclosure of the submodule is not required, and the size of the enclosure can be miniaturized.
  • a heat sink is formed on one outer surface of the enclosure, and one surface of the heat sink faces the inside of the enclosure and the other surface is exposed to the outside of the enclosure.
  • an inlet and an outlet for cooling fluid entering and exiting the inside of the heat sink may be installed on one side of the heat sink outside the enclosure. According to this structure, the cooling fluid does not enter the inside of the enclosure, so there is an effect that the cooling fluid does not affect parts installed inside the enclosure.
  • the outer surface of the heat sink may be exposed to the outside while forming the outer surface of one side of the enclosure. Therefore, since heat exchange with outside air can be more smoothly performed, heat dissipation in the heat sink can occur more efficiently.
  • a terminal for coupling a bus bar connecting adjacent submodules may be placed on the heat sink. According to this configuration, since the terminal can be integrally placed on one side of the heat sink, there is an effect of reducing the number of parts as a whole.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an installation state of a general submodule
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of a submodule according to the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the embodiment shown in Figure 2;
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of another embodiment of a submodule according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view showing that the embodiment shown in Figure 4 is used.
  • FIG. 6 is a one-way perspective view showing the configuration of another embodiment of a submodule according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of the embodiment shown in FIG. 6 from another direction;
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the embodiment shown in Figure 6;
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing components of an embodiment of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
  • an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • the enclosure 20 may form the exterior of the submodule 10 of this embodiment.
  • the enclosure 20 constitutes the exterior of the submodule 10, and a space in which various parts can be installed may be formed inside.
  • the enclosure 20 may have a hexahedral shape.
  • a front plate 21 may form the front surface of the enclosure 20 .
  • the front plate 21 may include a first terminal 21' and a second terminal 21".
  • the first terminal 21' and the second terminal 21" may be provided in the enclosure 20 It can be electrically connected to the components inside.
  • the first terminal 21' and the second terminal 21" may also be electrically connected to an adjacent submodule 10 through a connection bus bar 40 (see FIG. 5).
  • the front plate 21 has There may be configurations for connection to the outside of the submodule 10 and configurations for manipulation of the submodule 10 .
  • a top plate 22 may form an upper surface of the enclosure 20 .
  • the top plate 22 may be connected to an upper end of the front plate 21 .
  • the upper plate 22 has a rectangular shape in this embodiment. However, the top plate 22 may have a different shape depending on the configuration of the entire enclosure 20 .
  • the bottom plate 23 may form the bottom of the enclosure 20 .
  • the bottom plate 23 may have the same shape and area as the top plate 22 .
  • Side plates 24 may be provided at both ends of the top plate 22 and the bottom plate 23 in the width direction.
  • the side plates 24 may form both sides of the enclosure 20 .
  • One of the side plates 24 may have a first opening 25 .
  • the first opening 25 may communicate the inside and outside of the enclosure 20 .
  • a heat sink 30 to be described below may be installed to block the first opening 25 .
  • the first opening 25 may be formed on the entire area of the side plate 24 or may be formed on a partial area. In the illustrated embodiment, it is formed in most of the area of the side plate 24.
  • the other one of the side plates 24 may have a second opening 26 .
  • the second opening 26 is a part that a worker can access to the inside of the enclosure 20 for maintenance.
  • the second opening 26 may be shielded by a cover 26'.
  • the second opening 26 is formed over most of the area of the side plate 24 .
  • the second opening 26 may have an area and shape required for access to the inside of the enclosure 20 .
  • a plurality of louvers may be formed in the cover 26' to allow air to flow between the inside and outside of the enclosure 20.
  • a third opening 28 may be formed on the rear surface of the enclosure 20 opposite to the front plate 21 in the enclosure 20 .
  • the third opening 28 may be formed over the entire rear surface of the enclosure 20 .
  • the third opening 28 need not necessarily be formed over the entire rear surface of the enclosure 20 .
  • the third opening 28 may be formed only on a partial area of the rear surface of the enclosure 20 .
  • a capacitor unit (not shown) and components inside the enclosure 20 may be connected through the third opening 28 .
  • a heat sink 30 may be installed in the enclosure 20 to block the first opening 25 .
  • the heat dissipation plate 30 may play a role of discharging heat generated from components inside the enclosure 20 to the outside.
  • the heat sink 30 may be made of a metal material.
  • a power semiconductor 32 inside the enclosure 20 may be installed on an inner surface of the heat sink 30 .
  • An example of the power semiconductor 32 may be an IGBT.
  • a control board (not shown) positioned inside the enclosure 20 may also be installed on the heat sink 30 .
  • Heating elements including the power semiconductor 32 may be installed on an inner surface of the heat sink 30 .
  • the heating element may be located inside the enclosure 20 instead of the heat sink 30 .
  • One surface of the heat dissipation plate 30 faces the inside of the enclosure 20, and the other surface is positioned outside the enclosure 20 to be in contact with external air. Accordingly, the heat sink 30 may transfer heat generated inside the enclosure 20 to the outside of the enclosure 20 .
  • the heat sink 30 may have an inlet 34 and an outlet 36 .
  • the inlet 34 and the outlet 36 deliver a cooling fluid such as cooling water.
  • a pipe (not shown) supplying cooling fluid may be connected to the inlet 34 to transfer the cooling fluid to the inside of the heat sink 30 .
  • a pipe (not shown) may be connected to the outlet 36 to discharge the cooling fluid and transfer it to a configuration for heat dissipation.
  • a flow path (not shown) communicating with the inlet 34 and the outlet 36 may be formed inside the heat dissipation plate 30 . Cooling fluid may flow through the passage while absorbing heat generated inside the enclosure 20 .
  • the passage may be formed in a zigzag pattern inside the heat sink 30 to evenly absorb heat over the entire area of the heat sink 30 .
  • the heat sink 30 may have a relatively thick thickness compared to the front plate 21 , the top plate 22 , the bottom plate 23 , and the side plate 24 constituting the enclosure 20 . This is to allow a flow path for cooling fluid to be formed inside the heat dissipation plate 30 .
  • the heat sink 30 may be installed on the opposite side of the enclosure 20 .
  • the cover 26' may be installed in the first opening 25.
  • FIGS. 4 and 5 are shown in FIGS. 4 and 5 .
  • the overall configuration of the embodiment shown here is similar to that shown in FIG. 2 . Therefore, for convenience of description, the same reference numerals are given to the same components as those of the embodiment shown in FIG. 2 .
  • the first terminal 21' may be installed on the front plate 21 constituting the front surface of the enclosure 20.
  • the second terminal 37 may be provided on the heat sink 30 installed on the outer surface of the enclosure 20 .
  • the second terminal 37 may be integrally formed on one side of the heat sink 30 .
  • the second terminal 21" may be located at a predetermined height of the front edge of the heat sink 30 corresponding to the same height as the first terminal 21'.
  • connection bus bar 40 As a result, the first terminal 21' and the second terminal 21" can be electrically connected.
  • the connection bus bar 40 may be made of a metal plate.
  • the bus bar body 41 may form the skeleton of the connecting bus bar 40.
  • the bus bar body 41 may have a predetermined plate shape.
  • the bus bar body 41 is a rectangular plate in this embodiment.
  • At both ends of the bus bar body 41 there may be a second coupling part 43 and a first coupling part 42 for coupling to the first terminal 21' and the second terminal 21".
  • the first coupling portion 42 and the second coupling portion 43 may be coupled to the first terminal 21' and the second terminal 21" by screws.
  • the first coupling part 42 may be orthogonal to the bus bar body 41.
  • the enclosure 120 may form the exterior of the submodule 110 of this embodiment.
  • the enclosure 120 constitutes the exterior of the submodule 110, and a space in which various parts can be installed may be formed inside.
  • the enclosure 120 may have a hexahedral shape.
  • a front plate 121 may form the front surface of the enclosure 120 .
  • the front plate 121 may include a first terminal 121' and a second terminal 121".
  • the first terminal 121' and the second terminal 121" may be provided in the enclosure 120. It can be electrically connected to the components inside.
  • the first terminal 121' and the second terminal 121" may also be electrically connected to an adjacent submodule 110 through a connecting bus bar 40 (see FIG. 5).
  • the front plate 121 has There may be configurations for connection to the outside of the submodule 110 and configurations for manipulation of the submodule 110 .
  • a top plate 122 may form an upper surface of the enclosure 120 .
  • the top plate 122 may be connected to an upper end of the front plate 121 .
  • the upper plate 122 has a rectangular shape in this embodiment. However, the top plate 122 may have a different shape depending on the configuration of the entire enclosure 120 .
  • a bottom plate 123 may be on the opposite side of the top plate 122 .
  • the bottom plate 123 may form the bottom of the enclosure 120 .
  • the bottom plate 123 may have the same shape and area as the top plate 22 .
  • a bottom opening 123' may be formed in the bottom plate 123.
  • the bottom open portion 123 ′ may be formed to occupy most of the area of the bottom plate 123 .
  • a heat sink 130 to be described below may be installed in the bottom opening 123' of the bottom plate 123.
  • Side plates 124 may be provided at both ends of the top plate 122 and the bottom plate 123 in the width direction.
  • the side plates 124 may form both sides of the enclosure 120 .
  • One of the side plates 124 may have a first opening 125 .
  • the first opening 125 may communicate the inside and outside of the enclosure 120 .
  • a heat sink 130 to be described below may be installed to block the first opening 125 .
  • the first opening 125 may be formed on the entire area of the side plate 124 or may be formed on a partial area. In the illustrated embodiment, it is formed in most of the area of the side plate 124.
  • An operator may access the inside for maintenance through the first opening 125 .
  • the first opening 125 may have an area and shape required for a worker to access the inside of the enclosure 120 .
  • a first cover 125' may be installed in the first opening 125.
  • the first cover 125' blocks the first opening 125 so that the inner space of the enclosure 120 is not visible from the outside.
  • a plurality of louvers may also be formed in the first cover 125'.
  • the other one of the side plates 124 may have a second opening 126 .
  • the second opening 126 is a part that a worker can access for maintenance into the inside of the enclosure 120 .
  • the second opening 126 may be shielded by a second cover 126'.
  • the second opening 126 is formed over most of the area of the side plate 124 .
  • the second opening 126 may have an area and shape required for access to the inside of the enclosure 120 .
  • a plurality of louvers may be formed in the cover 126' to allow air to flow between the inside and outside of the enclosure 120.
  • first opening 125 and the second opening 126 do not necessarily have to exist. Either one of the first opening 125 and the second opening 126 may not be present.
  • a third opening 128 may be formed on the rear surface of the enclosure 120 opposite to the front plate 121 in the enclosure 120 .
  • the third opening 128 may be formed over the entire rear surface of the enclosure 120 .
  • the third opening 128 need not necessarily be formed over the entire rear surface of the enclosure 120 .
  • the third opening 128 may be formed only in a partial area of the rear surface of the enclosure 120 .
  • a capacitor unit (not shown) and components inside the enclosure 120 may be connected through the third opening 128 .
  • a heat sink 130 may be installed in the enclosure 120 to block the bottom opening 123'.
  • the heat sink 130 may play a role in discharging heat generated from components inside the enclosure 120 to the outside.
  • the heat sink 130 may be made of a metal material.
  • a power semiconductor 132 inside the enclosure 120 may be installed on an inner surface of the heat sink 130 .
  • An example of the power semiconductor 132 may be an IGBT.
  • a control board (not shown) positioned inside the enclosure 120 may also be installed on the heat sink 130 .
  • Heating elements including the power semiconductor 132 may be installed on the inner surface of the heat sink 130 . Of course, the heating element may be located inside the enclosure 120 instead of the heat sink 130 .
  • One surface of the heat dissipation plate 130 faces the inside of the enclosure 120, and the other surface is located outside the enclosure 120 so as to be in contact with external air. Accordingly, the heat sink 130 may transfer heat generated inside the enclosure 120 to the outside of the enclosure 120 .
  • the heat sink 130 may have an inlet 134 and an outlet 136 .
  • the inlet 134 and the outlet 136 deliver a cooling fluid such as cooling water.
  • a pipe (not shown) supplying cooling fluid may be connected to the inlet 134 to transfer the cooling fluid to the inside of the heat sink 130 .
  • a pipe (not shown) may be connected to the outlet 136 to discharge the cooling fluid and transfer the cooling fluid to a configuration for heat dissipation.
  • a flow path (not shown) communicating with the inlet 134 and the outlet 136 may be formed inside the heat dissipation plate 130 . Cooling fluid may flow through the passage while absorbing heat generated inside the enclosure 120 .
  • the passage may be formed in a zigzag pattern inside the heat sink 130 to evenly absorb heat over the entire area of the heat sink 130 .
  • the heat sink 130 may have a relatively thick thickness compared to the front plate 121 , the top plate 122 , the bottom plate 123 , and the side plate 124 constituting the enclosure 120 . This is to allow a flow path for cooling fluid to be formed inside the heat dissipation plate 130 .
  • An opening 121e may be formed at one side of the front plate 121 to prevent the inlet 134 and the outlet 136 of the heat sink 130 from interfering with the front plate 121 .
  • the opening 121e may be made by partially removing a lower edge of the front plate 121 .
  • the heat sinks 30 and 130 may be exposed and installed on one outer surface of the enclosures 20 and 120 . That is, it may be installed on any one of the side plates 24 of the enclosure 20 or the bottom plate 123 of the enclosure 120.
  • an open portion may be formed in the top plate 22 or 122 of the enclosure 20 or 120 and the heat sink 30 or 130 may be installed thereto.
  • openings may be formed in the front plates 21 and 121 and heat sinks 30 and 130 may be installed therein.
  • a plurality of the submodules 10 and 110 configured as described above are installed side by side on a partition plate forming a plurality of layers in a frame, and adjacent submodules 10 and 110 may be connected and used by a connecting bus bar 40. .
  • heat generated in the power semiconductors 32 and 132 can be conducted to the heat sinks 30 and 130, one surface of which is exposed to the outside of the submodules 10 and 110, and the heat flows inside the heat sinks 30 and 130. It can be delivered as a cooling fluid. Of course, heat can also be radiated to the outside air through the outer surfaces of the heat dissipation plates 30 and 130 .
  • Cooling fluid flows into and out of the heat sinks 30 and 130 through the inlets 34 and 134 and the outlets 36 and 136 .
  • the inlets 34 and 134 and the outlets 36 and 136 are connected to the heat sinks 30 and 130 outside the enclosures 20 and 120 without entering the enclosures 20 and 120.
  • the cooling fluid does not enter the inside of the enclosures 20 and 120, and the cooling fluid is not transferred to parts inside the enclosures 20 and 120 due to leakage of the cooling fluid.
  • the second terminal 37 when the second terminal 37 is placed on the heat sink 30 , only the first terminal 21 ′ may be installed on the front plate 21 . That is, it is not necessary to install a separate second terminal 21" on the front plate 21, and the second terminal 37 integrally provided on the heat sink 30 is used to connect the adjacent submodule 10 and When the second terminal 37 is integrally formed with the heat sink 30 in this way, the number of parts can be relatively reduced.
  • the heat sinks 30 and 130 are installed on one side plate 24 and the bottom plate 123 of the enclosures 20 and 120, but the heat sinks 30 and 130 are installed on the enclosures 20 and 120. It may be located on the top plate (21, 121) of.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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
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.
위에서 설명된 서브모듈과 관련된 선행기술문헌들로는, 한국 등록특허 제10-1623347호, 한국 등록특허 제10-1295070호, 한국 등록특허 제10-1288679호 등이 있다.
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 부여한다.
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.

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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