KR101777439B1

KR101777439B1 - 인버터용 냉각 장치

Info

Publication number: KR101777439B1
Application number: KR1020130102918A
Authority: KR
Inventors: 김상우
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-09-11
Also published as: KR20150025348A

Abstract

인버터용 냉각 장치는 수납공간이 형성된 케이스; 상기 케이스에 결합 된 공기 도입 부재; 상기 케이스에 결합 된 냉각 팬; 상기 케이스의 내부에 배치되며 전력 소자와 결합 되어 상기 전력 소자로부터 발생 된 열을 방열하는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크를 상기 케이스의 바닥면으로부터 이격시켜 지지하는 히트 싱크 지지 유닛을 포함한다.

Description

인버터용 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR INVERTOR}

본 발명은 인버터용 냉각 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인버터(invertor)는 직류 전원을 교류 전원으로 변경시키는 장치이며, 구체적으로 인버터는 상용 교류 전원을 전력용 반도체를 이용하여 직류 전원으로 변환시킨 후 직류 전원을 요구되는 주파수 및 전압을 갖는 교류 전원으로 변환시킨다.

이와 같은 인버터는 모터 구동, 다양한 가전 제품, 산업용 기기 등에 널리 사용되고 있다.

인버터는 상용 교류 전원을 요구되는 교류 전원으로 인버팅 하기 위해서 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT;Insulated gate bipolar transistor)를 포함한다.

인버터에 포함된 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)를 이용하여 상용 교류 전원을 요구되는 교류 전원으로 인버팅 할 때 다량의 열이 발생 된다.

IGBT에서 발생 된 열을 신속하게 방열하지 않을 경우, IGBT의 성능 저하 또는 파손이 발생 되며 이로 인해 인버터의 성능 역시 크게 저하되기 때문에 IGBT에는 열을 신속하게 방열을 위한 히트 싱크가 배치된다.

또한, 인버터에는 외부 공기를 히트 싱크로 유도하기 위한 냉각팬이 배치되는데 히트 싱크로 외부 공기를 효율적으로 유도하기 어려우며, 히트 싱크에 의하여 가열된 공기를 외부로 배출하기 어려운 문제점을 갖는다.

본 발명은 히트 싱크를 냉각하기 위한 외부 공기를 히트 싱크를 향해 효율적으로 유도하고 히트 싱크에 의하여 열교환 되어 가열된 공기를 보다 효율적으로 외부로 배출하여 인버터의 성능을 보다 향상시키는 인버터용 냉각 장치를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 인버터용 냉각 장치는 수납공간이 형성된 케이스; 상기 케이스에 결합 된 공기 도입 부재; 상기 케이스에 결합 된 냉각 팬; 상기 케이스의 내부에 배치되며 전력 소자와 결합 되어 상기 전력 소자로부터 발생 된 열을 방열하는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크를 상기 케이스의 바닥면으로부터 이격시켜 지지하는 히트 싱크 지지 유닛을 포함한다.

인버터용 냉각 장치의 상기 히트 싱크 지지 유닛은 플레이트 형상을 갖는 지지 몸체, 상기 지지 몸체의 일측단을 절곡 한 제1 절곡부 및 상기 지지 몸체의 상기 일측단과 대향 하는 타측단을 상기 제1 절곡부와 마주하게 절곡 한 제2 절곡부를 포함한다.

인버터용 냉각 장치의 상기 제1 절곡부에는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제2 절곡부에는 제2 관통홀이 형성되며, 상기 지지 몸체에는 제3 관통홀이 형성된다.

인버터용 냉각 장치의 상기 제3 관통홀은 상기 냉각팬에 의하여 형성된 상기 공기의 유동 방향을 따라 형성된 슬릿 형상으로 형성된다.

인버터용 냉각 장치의 상기 공기 도입 부재는 상기 케이스의 바닥판에 고정되는 제1 고정부, 상기 고정부로부터 둔각으로 절곡되며 하부에 복수개의 관통홀들이 형성된 경사부 및 상기 케이스의 측면에 고정되는 제2 고정부를 포함한다.

인버터용 냉각 장치의 상기 냉각 팬은 상기 케이스 내부의 공기를 상기 케이스 외부로 배출한다.

본 발명에 따른 인버터용 냉각 장치에 의하면, 히트 싱크를 냉각하기 위한 외부 공기를 히트 싱크를 향해 효율적으로 유도하고 히트 싱크에 의하여 열교환 되어 가열된 공기를 보다 효율적으로 외부로 배출하여 인버터의 성능을 보다 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터용 냉각 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 히트 싱크 지지 유닛을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 인버터용 냉각 장치(800)는 케이스(100), 공기 도입 부재(200), 냉각 팬(300), 히트 싱크(400) 및 히트 싱크 지지 유닛(500)을 포함한다.

케이스(100)는, 예를 들어, 박스 형태로 형성되며, 케이스(100)는 방열이 우수하며 기계적 강도가 높은 재질로 형성될 수 있고, 케이스(100)의 내부에는 인버팅을 수행하기 위한 부품 및 냉각을 위한 부품들이 수납되는 수납공간이 형성된다.

케이스(100)는 바닥판(110) 및 바닥판(110)의 테두리에 형성된 측면판(120)들을 포함하며, 케이스(120)의 측면판(120)에는 후술 될 공기 도입 부재(200)가 장착되는 개구가 형성된다.

공기 도입 부재(200)는 케이스(100)의 측면판(120)에 형성된 개구에 형성되며 공기 도입 부재(200)는 외부 공기가 케이스(100)의 내부로 유입될 수 있도록 한다.

본 발명의 일실시예에서, 공기 도입 부재(200)는 제1 고정부(210), 경사부(220) 및 제2 고정부(230)를 포함한다.

공기 도입 부재(200)는 금속판을 절곡 하여 형성 또는 사출 성형 된 합성 수지판을 이용하여 형성할 수 있다.

제1 고정부(210)는 케이스(100)의 바닥판(110)에 배치되며 제1 고정부(210)는 케이스(100)의 바닥판(110)에 체결 나사 등에 의하여 고정된다.

경사부(220)는 제1 고정부(210)와 일체로 형성되며, 경사부(220)는 케이스(100)의 바닥판(110)에 대하여 경사지게 형성된다. 경사부(220) 및 케이스(100)의 바닥판(110)이 이루는 경사각(θ)은, 예를 들어, 둔각일 수 있다.

경사부(220) 중 제1 고정부(210)와 인접한 부분에는 복수개의 관통홀(225)들이 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.

제2 고정부(230)는 경사부(220)의 상단에 일체로 형성되며, 제2 고정부(230)는 케이스(100)의 측면판(120)에 체결 나사 등에 의하여 고정된다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 고정부(210), 경사부(220) 및 제2 고정부(230)를 포함하는 공기 도입 부재(200)는 외부의 공기가 경사부(220)를 따라 하부로 이동되다 경사부(220)에 형성된 관통홀(225)들을 통해 유입됨으로써 외부 공기의 도입 방향을 개선할 수 있다.

예를 들어, 경사부(220)의 관통홀(225)을 통해 도입되는 공기의 방향은 케이스(100)의 바닥판(110)과 평행한 방향으로 도입되지 않고 케이스(100)의 바닥판(110)에 대하여 예각의 각도로 도입되고, 이로 인해 도입되는 공기의 유동성을 개선한다.

냉각팬(300)은 케이스(100)의 측면판(120)에 형성되며, 냉각팬(300)은 공기 도입 부재(200)와 마주하게 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 냉각팬(300)은 케이스(100)의 내부의 공기를 케이스(100)의 외부로 배출하고, 냉각팬(300)에 의하여 케이스(100)의 내부압이 낮아짐에 따라 공기 도입 부재(200)의 경사부(220)에 형성된 관통홀(225)로부터는 외부 공기가 도입된다.

히트 싱크(400)는 케이스(100)의 내부에 배치되며, 히트 싱크(400)는 냉각팬(300) 및 공기 도입 부재(200)에 의하여 형성되는 공기의 이동 경로 상에 배치되며, 히트 싱크(400)는 냉각팬(300)에 인접하게 배치된다.

본 발명의 일실시예에서, 히트 싱크(400)는, 예를 들어, 복수개의 주름 또는 복수개의 냉각 핀들을 포함할 수 있다.

히트 싱크(400)의 일부, 예를 들어, 히트 싱크(400)의 상면에는 인버팅을 수행하기 위한 부품의 하나인 전력 소자(450)가 배치되며, 히트 싱크(400)의 상면에 형성된 전력 소자(450)는 회로 기판(470)에 결합 된다.

본 발명의 일실시예에서, 히트 싱크(400)의 상면에 형성된 전력 소자(450)는, 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT;Insulated gate bipolar transistor)를 포함할 수 있다. 비록 본 발명의 일실시예에서는 전력 소자(450)가 IGBT인 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게 전력 소자(450)는 MOSFET을 포함하여도 무방하다.

히트 싱크 지지 유닛(500)은 케이스(100)의 바닥판(110) 및 히트 싱크(400)의 하면 사이에 개재된다.

히트 싱크 지지 유닛(500)은 히트 싱크(400)를 케이스(100)의 바닥판(110)으로부터 이격시켜 공기의 유동성을 향상 및 공기의 유동성 향상에 따른 냉각 효율을 향상시킨다.

도 2를 참조하면, 히트 싱크 지지 유닛(500)은 지지 몸체(510), 제1 절곡부(520) 및 제2 절곡부(530)를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 히트 싱크 지지 유닛(500)은 금속판을 프레스 가공하여 형성할 수 있다.

지지 몸체(510)는 히트 싱크(400)를 지지하기에 적합한 면적으로 형성되며, 지지 몸체(510)에는 슬릿 형상의 개구(515)가 적어도 하나 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 지지 몸체(510)에 형성된 슬릿 형상의 개구(515)의 방향은 케이스(100) 내부를 통과하는 공기의 흐름 방향과 평행하게 형성될 수 있다.

제1 절곡부(520)는 지지 몸체(510)의 일측 단부를 절곡하여 형성하며, 제1 절곡부(520)에는 관통홀(525)이 형성된다. 관통홀(525)은 케이스(100) 내부를 통과하는 공기가 히트 싱크 지지 유닛(500)의 내부를 통과할 수 있도록 한다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 절곡부(520)는 지지 몸체(510)에 대하여 둔각의 각도로 형성될 수 있다.

제2 절곡부(530)는 지지 몸체(510)의 일측 단부와 대향 하는 타측 단부를 절곡하여 형성하며, 제2 절곡부(530)는 제1 절곡부(520)와 상호 마주하게 형성된다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 절곡부(530)는 지지 몸체(510)에 대하여 직각의 각도로 형성될 수 있다.

제2 절곡부(530)에는 관통홀(535)이 형성되며, 관통홀(535)은 케이스(100) 내부를 통과 및 히트 싱크(400)를 통과한 공기가 히트 싱크 지지 유닛(500)의 내부를 통과할 수 있도록 한다.

히트 싱크 지지 유닛(500)은 히트 싱크(400)와 접촉되어 히트 싱크(400)와 함께 방열 기능을 수행한다.

또한 히트 싱크 지지 유닛(500)은 외부에서 도입된 공기가 히트 싱크(400)를 통과하는 제1 경로, 외부에서 도입된 공기가 히트 싱크(400) 및 히트 싱크 지지 유닛(500)을 통과하는 제2 경로를 통과한 후 냉각팬(300)에 의하여 외부로 신속하게 배출될 수 있도록 하여 히트 싱크(400)에 의한 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 히트 싱크를 냉각하기 위한 외부 공기를 히트 싱크를 향해 효율적으로 유도하고 히트 싱크에 의하여 열교환 되어 가열된 공기를 보다 효율적으로 외부로 배출하여 인버터의 성능을 보다 향상시킨다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...케이스 200...공기 도입 부재
300...냉각팬 400...히트 싱크
500...히트싱크 지지 유닛 800...인버터용 냉각 장치

Claims

수납공간이 형성된 케이스;
상기 케이스에 결합 된 공기 도입 부재;
상기 케이스에 결합되며 상기 케이스 내부의 공기를 상기 케이스 외부로 배출하는 냉각 팬;
상기 케이스의 내부에 배치되며 전력 소자와 결합 되어 상기 전력 소자로부터 발생 된 열을 방열하는 히트 싱크; 및
상기 히트 싱크를 상기 케이스의 바닥면으로부터 이격시켜 지지하며 플레이트 형상을 갖는 지지 몸체, 상기 지지 몸체의 일측단을 절곡 한 제1 절곡부 및 상기 지지 몸체의 상기 일측단과 대향 하는 타측단을 상기 제1 절곡부와 마주하게 절곡 한 제2 절곡부를 포함하는 히트 싱크 지지 유닛을 포함하며,
상기 공기 도입 부재는 상기 케이스의 바닥판에 고정되는 제1 고정부, 상기 제1 고정부로부터 둔각으로 절곡되며 복수개의 관통홀들이 형성된 경사부 및 상기 경사부로부터 절곡되어 상기 케이스의 측면에 고정되는 제2 고정부를 포함하며,
외부 공기는 상기 경사부를 따라 하부로 이동되다 상기 경사부의 하부에 형성된 상기 관통홀들을 통해 유입되어 외부 공기의 도입 방향을 개선하며, 상기 경사부의 상기 관통홀을 통해 도입되는 공기의 방향은 상기 케이스의 바닥판에 대하여 예각의 각도를 이루면서 상방으로 도입되며,
상기 예각의 각도로 도입된 상기 공기의 일부는 상기 히트 싱크를 통과하고, 상기 공기의 나머지 일부는 상기 히트 싱크 지지 유닛을 통과하는 인버터용 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 절곡부에는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제2 절곡부에는 제2 관통홀이 형성되며, 상기 지지 몸체에는 제3 관통홀이 형성되며,
상기 제1 절곡부는 상기 바닥판에 대하여 경사지게 형성되고, 상기 냉각팬과 인접하게 배치된 상기 제2 절곡부는 상기 바닥판에 대하여 수직하게 형성된 인버터용 냉각 장치.
제2항에 있어서,
상기 제3 관통홀은 상기 냉각팬에 의하여 형성된 상기 공기의 유동 방향을 따라 형성된 슬릿 형상으로 형성된 인버터용 냉각 장치.
삭제