KR102361726B1

KR102361726B1 - Inverter integrated electric motor having cooling module

Info

Publication number: KR102361726B1
Application number: KR1020200168832A
Authority: KR
Inventors: 유병준; 이승윤
Original assignee: 주식회사 나라컨트롤
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-02-14

Abstract

The present invention is to provide an inverter including a cooling module, which can be reduced in size and is capable of effectively cooling heat generated from a heating element. To this end, the present invention includes a cooling module which is installed in the housing of an electric motor and configured to cool a heating element. The cooling module comprises: a heat dissipation plate coupled to an inverter coupling block provided in the housing, having a circuit substrate stacked on the top, and including a support plate on which the heating element provided on the circuit substrate is disposed to extend plates from opposite ends of the support plate; a heat pipe disposed between the support plate and the heating element, and including an evaporation unit in which a working fluid therein is evaporated by heat generated from the heating element and a condensing unit supported while being in contact with the extending plates and condensing the working fluid therein by heat of the extending plates; and a plurality of heat dissipation fins extending from lower surfaces of the extending plates toward the housing.

Description

냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터{INVERTER INTEGRATED ELECTRIC MOTOR HAVING COOLING MODULE}Motor integrated inverter with cooling module {INVERTER INTEGRATED ELECTRIC MOTOR HAVING COOLING MODULE}

본 발명은 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터에 관한 것으로, 상세하게는 회로기판에 구비된 발열소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor-integrated inverter having a cooling module, and more particularly, to a motor-integrated inverter having a cooling module capable of effectively cooling heat generated from a heat generating element provided on a circuit board.

인버터는 상용 전원에서 임의의 교류 주파수를 발생하는 장치로, 전동기의 가변속 작동 제어에 필수적이며, 최근에는 전동기의 단순 작동 제어뿐만 아니라 액정 오퍼레이터, 각종 통신부 등 다양한 기능을 탑재하도록 설계된다.An inverter is a device that generates an arbitrary AC frequency from a commercial power source, and is essential for controlling the variable speed operation of a motor.

그리고, 팬, 펌프, 압축기 등에 사용되는 산업용 전동기는 새로운 효율 규격에 대응하기 위해 고효율 전동기가 주목받고 있고, 이를 위해서는 고사양의 인버터가 필수적으로 구비된다. 특히 전동기와 인버터 간의 결선 작업 및 별도의 제어 판넬이 불필요하고 공간 및 비용의 이점을 이유로 인버터 일체형 전동기가 많이 사용되고 있다.In addition, high-efficiency motors are attracting attention for industrial motors used in fans, pumps, compressors, etc. in order to meet new efficiency standards, and for this purpose, a high-spec inverter is essential. In particular, an inverter-integrated motor is widely used for reasons of unnecessary wiring work between the motor and the inverter, a separate control panel, and the advantages of space and cost.

일반적으로 인버터 일체형 전동기에 사용되는 인버터는 전동기에서의 열, 진동 등 가혹한 환경에 직접 노출되기 때문에, 인버터의 고정 강도뿐만 아니라 인버터의 전자소자에서 발생되는 열에 대한 기기의 안전 및 성능 확보를 위한 냉각장치가 요구된다.Inverters generally used in inverter-integrated motors are directly exposed to harsh environments such as heat and vibration from the motor. is required

기존 인버터 냉각장치로는 인버터 케이스의 표면에 히트싱크(Heatsink)를 마련하여 외부 공기와 열전달되어 자연 냉각되도록 하고 있다.In the existing inverter cooling system, a heatsink is provided on the surface of the inverter case so that heat is transferred with the outside air to allow natural cooling.

하지만, 히트싱크의 크기나 수량에 따라 그 냉각 성능이 직결되기 때문에, 고효율 전동기와 비례하는 고사양의 인버터가 요구될 경우에는 히트싱크의 크기나 수량을 증대할 수 밖에 없기 때문에, 인버터 및 인버터 일체형 전동기의 크기가 커지는 문제가 있고, 히트싱크를 통한 자연 냉각 방식만으로는 인버터의 열을 효과적으로 냉각하기에 충분하지 못한 문제가 있었다.However, since the cooling performance is directly related to the size or quantity of the heat sink, when a high-spec inverter proportional to the high-efficiency motor is required, the size or quantity of the heat sink has to be increased. There is a problem in that the size of the inverter increases, and the natural cooling method through a heat sink alone is not sufficient to effectively cool the heat of the inverter.

이에 히트싱크의 크기나 수량을 계속해서 증대시키는 대신 히트싱크를 강제 냉각시키기 위한 냉각팬을 추가하는 경우가 있으나, 이 경우에는 냉각팬의 추가 설치로 인하여 제조 및 유지 비용이 상승하는 문제가 있고, 인버터 및 인버터 일체형 전동기의 무게 및 부피가 여전히 증가하는 문제가 있었다.Accordingly, instead of continuously increasing the size or quantity of the heat sink, a cooling fan for forcibly cooling the heat sink may be added, but in this case, there is a problem in that manufacturing and maintenance costs increase due to the additional installation of the cooling fan, There was a problem in that the weight and volume of the inverter and the inverter-integrated motor still increased.

그리고, 인버터에서 발생되는 열량의 정도에 따라 냉각팬의 출력을 높임으로서 인버터를 어느 정도의 수준까지는 냉각할 수 있었으나, 고사양 및 고효율 전동기와 비례하여 설치되는 고사양 인버터와 같이 상대적으로 많은 열량이 발생할 경우에는 냉각팬의 출력을 높이는 것만으로는 효과적으로 냉각할 수 없는 문제가 있었다.In addition, the inverter could be cooled to a certain level by increasing the output of the cooling fan according to the degree of heat generated by the inverter. However, there was a problem that effective cooling could not be achieved by simply increasing the output of the cooling fan.

대한민국 공개특허공보 제2000-0021788호 (2000.04.25. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2000-0021788 (published on April 25, 2000)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인버터의 크기를 줄일 수 있으면서 발열소자에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor-integrated inverter having a cooling module capable of effectively cooling heat generated from a heat generating element while reducing the size of the inverter.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터는, 전동기의 하우징에 설치되며 발열소자를 냉각시키기 위한 냉각모듈을 가지는 것으로, 상기 전동기는 상기 하우징의 일측에 배치되며 상기 전동기의 구동축에 직결되어 상기 구동축과 연동하여 회전하는 팬과, 상기 팬을 덮도록 마련되되 상기 하우징의 표면을 향하는 토출구를 가지는 팬커버를 포함하며, 상기 냉각모듈은 상기 하우징의 표면에서 돌출 형성되는 인버터 결합블록에 결합되고 상측에는 회로기판이 적층되되, 상측에 상기 회로기판에 구비된 발열소자가 배치되는 지지판과, 상기 지지판의 양단부에서 연장 형성되는 연장판을 가지는 방열판; 상기 지지판과 상기 발열소자의 사이에 배치되며 상기 발열소자에서 발생되는 열에 의해 내부의 작동유체가 증발하는 증발부와, 상기 연장판에 접촉 지지되며 상기 연장판의 열에 의해 내부의 작동유체가 응축하는 응축부를 가지는 히트파이프; 및 상기 연장판의 하면에서 상기 하우징 방향으로 연장 형성되되, 각 단부가 상기 하우징의 표면에 인접하도록 상기 지지판과 연결되는 상기 연장판의 일단부에서 타단부로 가면서 길이가 길어지는 복수의 방열핀;을 포함할 수 있다.
이때, 상기 지지판은 상면에 상기 증발부가 안착되는 제1안착홈부를 가지며, 상기 연장판은 상면에 상기 응축부가 안착되되 상기 제1안착홈부보다 높은 위치를 유지하며, 상기 지지판과 연결되는 일단부에서 타단부로 가며 상부방향으로 경사지게 형성되는 제2안착홈부를 가지고, 상기 응축부는 상기 제2안착홈부와 대응하게 단부로 갈수록 상부방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 냉각모듈은 상기 응축부와 대응하게 일단부에서 타단부로 가며 상부방향으로 경사지게 형성되며, 상기 응축부의 상면을 가압하여 상기 응축부가 상기 제2안착홈부에 삽입 밀착되도록 하는 가압판을 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above object of the present invention, a motor-integrated inverter having a cooling module according to an embodiment of the present invention is installed in the housing of the motor and has a cooling module for cooling the heating element, wherein the motor is the housing a fan disposed on one side of the motor and directly connected to the drive shaft of the electric motor to rotate in association with the drive shaft; and a fan cover provided to cover the fan and having a discharge port facing the surface of the housing, wherein the cooling module includes the housing A heat sink having a support plate coupled to an inverter coupling block protruding from the surface of the circuit board and stacked on the upper side, a heating element provided on the circuit board is disposed on the upper side, and extension plates extending from both ends of the support plate; An evaporator disposed between the support plate and the heating element and in which the working fluid evaporates by the heat generated by the heating element, is supported in contact with the extension plate and the internal working fluid is condensed by the heat of the extension plate a heat pipe having a condensing unit; and a plurality of heat dissipation fins extending from the lower surface of the extension plate in the direction of the housing, each end extending from one end of the extension plate connected to the support plate to the other end so that each end is adjacent to the surface of the housing. may include
At this time, the support plate has a first seating groove portion on which the evaporation unit is seated on the upper surface, and the extension plate has the condensing portion seated on the upper surface and maintains a position higher than the first seating groove portion, and at one end connected to the support plate. It may have a second seating groove formed to be inclined upwardly toward the other end, and the condensing part may be formed to be inclined upward toward the end to correspond to the second seating groove.
In addition, the cooling module is formed to be inclined upwardly from one end to the other end in correspondence with the condensing unit, and further includes a pressing plate for pressing the upper surface of the condensing unit so that the condensing unit is inserted into and in close contact with the second seating groove. can do.

또한, 상기 히트파이프는 상기 증발부와 상기 응축부를 연결하는 연결부가 경사지게 형성될 수 있다.In addition, in the heat pipe, a connection part connecting the evaporation part and the condensing part may be formed to be inclined.

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또한, 본 발명의 실시예에 따른 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터는 상기 회로기판을 덮도록 상기 방열판에 결합되는 커버를 더 포함할 수 있다.In addition, the motor-integrated inverter having a cooling module according to an embodiment of the present invention may further include a cover coupled to the heat sink to cover the circuit board.

본 발명에 따르면, 발열소자의 하면과 직접 접촉하는 히트파이프를 이용하여 종래와 비교하여 열전달 흐름이 원활하여 발열소자의 냉각 효율을 극대화할 수 있고, 이에 따라 인버터의 안정성 및 작동신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, by using a heat pipe in direct contact with the lower surface of the heating element, the heat transfer flow is smooth compared to the prior art, so that the cooling efficiency of the heating element can be maximized, and thus the stability and operation reliability of the inverter can be improved. There is an advantage.

본 발명에 따르면, 히트파이프의 응축부와 직접 접촉하는 방열판 및 방열핀의 크기 및 수량이 축소되더라도 발열소자에 대한 적정의 냉각 성능이 만족될 수 있기 때문에, 냉각팬 등의 부가 장치가 배제될 수 있고, 인버터의 크기를 축소할 수 있으며, 인버터의 생산성도 높일 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, even if the size and quantity of the heat sink and heat sink fins in direct contact with the condensing part of the heat pipe are reduced, proper cooling performance for the heat generating element can be satisfied, so additional devices such as a cooling fan can be excluded and , the size of the inverter can be reduced, and the productivity of the inverter can be increased.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각모듈을 갖는 인버터를 설명하기 위한 전체 예시도 및 측면 예시도이다.
도 2는 도 1의 분리 예시도이다.
도 3은 도 2의 방열판을 확대하여 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이다.
도 5는 도 4의 분리 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열판, 히트파이프 및 가압판을 나타낸 단면 예시도이다.1 is an overall illustrative view and a side view for explaining an inverter having a cooling module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1 .
FIG. 3 is an enlarged view of the heat sink of FIG. 2 .
4 is an exemplary cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 .
5 is an exploded view of FIG. 4 .
6 is a cross-sectional view illustrating a heat sink, a heat pipe, and a pressure plate according to another embodiment of the present invention.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problems to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiments, the same names and reference numerals may be used for the same components, and an additional description thereof may be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각모듈을 갖는 인버터를 설명하기 위한 전체 예시도 및 측면 예시도이고, 도 2는 도 1의 분리 예시도이며, 도 3은 도 2의 방열판을 확대하여 나타낸 예시도이고, 도 4는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면 예시도이며, 도 5는 도 4의 분리 예시도이다.1 is an overall exemplary view and a side exemplary view for explaining an inverter having a cooling module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the heat sink of FIG. It is an exemplary view shown, FIG. 4 is an exemplary cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 5 is an exemplary separated view of FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터(100)는 회로기판(102)에 구비된 발열소자(103)와 직접 접촉되어 발열소자(103)에서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 전달하여 발열소자(103)의 냉각 효율을 극대화함으로서 인버터(100)의 안정성 및 작동신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것이다.1 to 5 , the motor-integrated inverter 100 having a cooling module according to an embodiment of the present invention is in direct contact with the heating element 103 provided on the circuit board 102 and in the heating element 103 . By effectively transferring the generated heat to the outside to maximize the cooling efficiency of the heat generating element 103, the stability and operational reliability of the inverter 100 can be improved.

본 실시예에서는 전동기(10)에 구비되는 인버터(100)를 예로 들어 설명한다.In this embodiment, the inverter 100 provided in the electric motor 10 will be described as an example.

전동기(10)는 내부에 전동모터(미도시)가 수납되는 하우징(11)을 구비하며, 하우징(11)의 표면에는 내부에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시키기 위하여 복수의 리브(11a)가 마련될 수 있다.The electric motor 10 includes a housing 11 in which an electric motor (not shown) is accommodated, and a plurality of ribs 11a are provided on the surface of the housing 11 in order to effectively dissipate heat generated therein. can

그리고, 전동기(10)는 전동모터의 구동축(12)에 직결되는 팬(13)이 구비될 수 있으며, 팬(13)은 구동축(12)과 반대되는 하우징(11)의 일측에 구비될 수 있다.In addition, the electric motor 10 may be provided with a fan 13 directly connected to the drive shaft 12 of the electric motor, and the fan 13 may be provided on one side of the housing 11 opposite to the drive shaft 12 . .

또한, 전동기(10)는 팬(13)을 덮는 팬커버(14)가 구비될 수 있으며, 팬커버(14)는 둘레부가 하우징(11)에 결합될 수 있다. 이러한 팬커버(14)는 팬(13)를 중심으로 일측면에 구비되는 메쉬 구조의 유입구를 통하여 외부 공기를 내부로 유입할 수 있고, 팬(13)을 중심으로 타측면에 구비되는 토출구를 통하여 내부 공기를 하우징(11)의 표면으로 토출할 수 있다.In addition, the electric motor 10 may be provided with a fan cover 14 covering the fan 13 , and the fan cover 14 may have a peripheral portion coupled to the housing 11 . The fan cover 14 can introduce external air into the inside through an inlet of a mesh structure provided on one side with the fan 13 as the center, and through an outlet provided on the other side with the fan 13 as the center. The internal air may be discharged to the surface of the housing 11 .

예를 들어, 팬커버(14)는 하우징(11)과 결합되는 테두리의 내측면이 하우징(11)의 외측면보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 이에 따라 팬(13)에 의해 형성된 공기의 흐름은 하우징(11)과 팬커버(14) 사이에 형성되는 틈새를 통하여 리브(11a)가 형성된 하우징(11)의 표면으로 유도될 수 있고, 이처럼 하우징911)의 표면을 따라 유동하는 공기의 흐름은 하우징(11)과의 열전달을 높여 전동기(10)의 구동 시 발생되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있다.For example, the fan cover 14 may be formed so that the inner surface of the rim coupled to the housing 11 has a larger diameter than the outer surface of the housing 11 . Accordingly, the flow of air formed by the fan 13 can be guided to the surface of the housing 11 on which the ribs 11a are formed through the gap formed between the housing 11 and the fan cover 14, and as such, the housing The flow of air flowing along the surface of 911 can effectively cool heat generated when the electric motor 10 is driven by increasing heat transfer with the housing 11 .

또한, 팬(13)에 의해 하우징(11)의 표면으로 유도되는 공기의 흐름은 후술되는 인버터(100)의 냉각모듈(105) 측으로 유도될 수 있다.In addition, the flow of air guided to the surface of the housing 11 by the fan 13 may be guided toward the cooling module 105 of the inverter 100 to be described later.

한편, 전동기(10)는 하우징(11)의 외측면(도시된 바로는 상측면)에 인버터 결합블록(101)을 구비할 수 있고, 인버터 결합블록(101)에 인버터(100)가 장착될 수 있다.On the other hand, the electric motor 10 may include an inverter coupling block 101 on the outer surface (upper side as shown) of the housing 11 , and the inverter 100 may be mounted on the inverter coupling block 101 . have.

인버터 결합블록(101)은 하우징(11) 제작 시 일체로 제작될 수 있으며, 하우징(11)의 외측면에서 돌출 형성될 수 있다.The inverter coupling block 101 may be integrally manufactured when the housing 11 is manufactured, and may be formed to protrude from the outer surface of the housing 11 .

그리고, 인버터 결합블록(101)은 전동모터가 배치되는 하우징(11)과 인버터(100)를 연결하기 위한 내부공간이 마련될 수 있으며, 내부공간에는 전동모터와 인버터의 회로기판(102)을 전기적으로 연결하기 위한 각종 케이블이 배선될 수 있다. 또한 내부공간에는 감전방지부재, 방화부재, 방진부재 및 방수부재 등이 구비될 수 있다.And, the inverter coupling block 101 may be provided with an inner space for connecting the housing 11 in which the electric motor is disposed and the inverter 100, and the electric motor and the circuit board 102 of the inverter are electrically connected in the inner space. Various cables for connecting to can be wired. In addition, an electric shock prevention member, a fire prevention member, a dustproof member and a waterproof member may be provided in the inner space.

또한, 인버터 결합블록(101)에는 가이드덕트가 구비될 수 있다. 도시되진 않았지만, 가이드덕트는 팬(13)과 인접한 인버터 결합블록(101)의 양측면 영역에 구비될 수 있으며, 팬(13)에 의해 하우징(11)의 표면으로 유도되는 공기의 일부를 인버터 결합블록(101)의 양측면 영역으로 유도할 수 있다. 예컨대 가이드덕트는 하우징(11)의 리브(11a)의 형상 및 배치를 변경하는 것으로 마련될 수 있다.In addition, the inverter coupling block 101 may be provided with a guide duct. Although not shown, the guide duct may be provided on both sides of the inverter coupling block 101 adjacent to the fan 13, and a part of the air guided to the surface of the housing 11 by the fan 13 is removed by the inverter coupling block. It can lead to the area on both sides of (101). For example, the guide duct may be provided by changing the shape and arrangement of the ribs 11a of the housing 11 .

이처럼 인버터 결합블록(101)의 양측면 영역으로 유도되는 공기의 흐름은 후술되는 인버터(100)의 냉각모듈(105) 측으로 유도될 수 있다.As such, the flow of air induced to both side surfaces of the inverter coupling block 101 may be induced toward the cooling module 105 of the inverter 100 to be described later.

인버터(100)는 인버터 결합블록(101)에 장착됨에 따라 전동기 일체형 인버터를 제공할 수 있으며, 회로기판(102) 및 냉각모듈(105)을 포함할 수 있다.The inverter 100 may provide a motor-integrated inverter as it is mounted on the inverter coupling block 101 , and may include a circuit board 102 and a cooling module 105 .

회로기판(102)에는 전동모터의 제어를 위한 스위칭소자, 전력반도체 등의 다양한 전자소자들이 장착되며, 이러한 전자소자는 인버터 구동 시 많은 열을 발생시킨다. 이하 인버터 구동 시 열을 발생하는 전자소자를 발열소자라고 정의한다.Various electronic devices such as a switching device and a power semiconductor for controlling the electric motor are mounted on the circuit board 102, and these electronic devices generate a lot of heat when the inverter is driven. Hereinafter, an electronic device that generates heat when the inverter is driven is defined as a heat generating device.

발열소자(103)를 포함한 회로기판(102)은 냉각모듈(105)의 방열판(110)에 장착될 수 있다.The circuit board 102 including the heating element 103 may be mounted on the heat sink 110 of the cooling module 105 .

냉각모듈(105)은 발열소자를 냉각시킬 수 있다. 냉각모듈(105)은 인버터(100)의 하부케이스를 형성할 수 있으며, 회로기판(102)을 안정적으로 지지하는 동시에 발열소자(103)에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.The cooling module 105 may cool the heating element. The cooling module 105 can form a lower case of the inverter 100 , and can effectively cool the heat generated from the heat generating element 103 while stably supporting the circuit board 102 .

이러한 냉각모듈(105)은 방열판(110), 히트파이프(120) 및 방열핀(130)을 포함할 수 있다.The cooling module 105 may include a heat sink 110 , a heat pipe 120 , and a heat radiation fin 130 .

방열판(110)은 판 형상으로 구비될 수 있으며, 인버터 결합블록(101)의 상면에 결합될 수 있다. 그리고 상측에는 회로기판(102)이 적층될 수 있으며, 회로기판(102)에 구비된 발열소자(103)가 방열판(110)의 상면에 직접 지지될 수 있다.The heat sink 110 may be provided in a plate shape, and may be coupled to the upper surface of the inverter coupling block 101 . And the circuit board 102 may be stacked on the upper side, and the heating element 103 provided on the circuit board 102 may be directly supported on the upper surface of the heat sink 110 .

방열판(110)은 열전도성이 우수한 소재로 형성될 수 있으며, 지지판(111) 및 연장판(113)을 포함할 수 있다.The heat sink 110 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may include a support plate 111 and an extension plate 113 .

지지판(111)은 방열판(110)의 중앙 영역을 형성할 수 있으며, 상면에는 발열소자(103)의 하면이 지지될 수 있다.The support plate 111 may form a central region of the heat sink 110 , and the lower surface of the heating element 103 may be supported on the upper surface.

발열소자(103)를 포함한 회로기판(102)은 별도의 고정구를 이용하여 지지판(111)의 상면에 고정 결합될 수 있다. 고정구를 이용하여 회로기판(102)이 지지판(111)의 상면에 결합되면 발열소자(103)는 지지판(111)의 상면에 지지될 수 있다. 물론, 회로기판(102)과 무관하게 발열소자(103)는 별도의 고정구를 이용하여 지지판(111)의 상면에 직접 결합될 수도 있다.The circuit board 102 including the heating element 103 may be fixedly coupled to the upper surface of the support plate 111 using a separate fixture. When the circuit board 102 is coupled to the upper surface of the support plate 111 using a fixture, the heating element 103 may be supported on the upper surface of the support plate 111 . Of course, regardless of the circuit board 102 , the heating element 103 may be directly coupled to the upper surface of the support plate 111 using a separate fixture.

그리고, 지지판(111)에는 인버터 결합블록(101)의 내부공간과 연통되는 관통공이 형성될 수 있다. 관통공을 통하여 전동모터와 회로기판(102)을 전기적으로 연결하는 각종 케이블이 배선될 수 있다.In addition, the support plate 111 may be formed with a through hole communicating with the inner space of the inverter coupling block 101 . Various cables electrically connecting the electric motor and the circuit board 102 through the through hole may be wired.

또한, 지지판(111)의 상면에는 제1안착홈부(111a)가 형성될 수 있으며, 제1안착홈부(111a)는 히트파이프(120)의 일부분인 증발부(121)가 삽입 안착될 수 있다.In addition, a first seating groove portion 111a may be formed on the upper surface of the support plate 111 , and the evaporation portion 121 , which is a part of the heat pipe 120 , may be inserted and seated in the first seating groove portion 111a .

연장판(113)은 지지판(111)의 양단부에서 연장 형성될 수 있으며, 방열판(110)의 양측 단부 영역을 형성할 수 있다. 이러한 연장판(113)은 인버터 결합블록(101)의 양측 영역으로 돌출되게 배치될 수 있다.The extension plate 113 may extend from both ends of the support plate 111 , and may form both end regions of the heat sink 110 . The extension plate 113 may be disposed to protrude toward both sides of the inverter coupling block 101 .

그리고, 연장판(113)은 지지판(111)으로부터 단차를 이루면서 연장 형성될 수 있으며, 이에 따라 연장판(113)의 상면은 지지판(111)의 상면보다 높은 위치를 유지할 수 있다.In addition, the extension plate 113 may be formed to extend from the support plate 111 while forming a step, and accordingly, the upper surface of the extension plate 113 may maintain a higher position than the upper surface of the support plate 111 .

또한, 연장판(113)의 상면에는 제2안착홈부(113a)가 형성될 수 있으며, 제2안착홈부(113a)는 히트파이프(120)의 일부분인 응축부(123)가 삽입 안착될 수 있다.In addition, a second seating groove portion 113a may be formed on the upper surface of the extension plate 113 , and the condensing portion 123 , which is a part of the heat pipe 120 , may be inserted and seated in the second seating groove portion 113a. .

한편, 방열판(110)은 측판(117)을 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the heat sink 110 may further include a side plate 117 .

측판(117)은 연장판(113)의 단부에서 상부방향으로 연장 형성될 수 있으며, 복수의 관통구(117a)가 형성될 수 있다. 관통구(117a)는 회로기판(102)과 연결되는 전력 및 통신 케이블을 배선하기 위한 커넥터가 설치될 수 있다.The side plate 117 may be formed to extend upwardly from the end of the extension plate 113 , and a plurality of through holes 117a may be formed. A connector for wiring power and communication cables connected to the circuit board 102 may be installed in the through hole 117a.

히트파이프(120)는 알루미늄, 구리, 스테인리스 등의 열전도성 소재로 제작될 수 있으며, 내부는 진공상태를 유지할 수 있고, 소정 용량의 작동유체가 충전될 수 있다. 작동유체로는 암모니아, 메틸 알코올 등이 사용될 수 있으며, 그 외 상온에서 물보다 비등점이 낮은 유체라면 어떠한 것도 사용 가능하다.The heat pipe 120 may be made of a thermally conductive material such as aluminum, copper, stainless steel, etc., may maintain a vacuum state, and may be filled with a working fluid of a predetermined capacity. As the working fluid, ammonia, methyl alcohol, etc. may be used, and any other fluid having a lower boiling point than water at room temperature may be used.

그리고, 히트파이프(120)는 길이를 가지는 판 형상으로 형성될 수 있으며, 방열판(110)과 발열소자(103)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 히트파이프(120)는 길이방향을 따라 중앙부가 지지판(111)에 접촉 지지되고, 양단부는 연장판(113)에 접촉 지지될 수 있다. 그리고 지지판(111)에 접촉 지지되는 중앙부 상면은 발열소자(103)와 접촉될 수 있다.In addition, the heat pipe 120 may be formed in a plate shape having a length, and may be disposed between the heat dissipation plate 110 and the heating element 103 . That is, the central portion of the heat pipe 120 may be supported in contact with the support plate 111 in the longitudinal direction, and both ends may be supported by contact with the extension plate 113 . And the upper surface of the central portion supported in contact with the support plate 111 may be in contact with the heating element 103 .

결과적으로, 히트파이프(120)는 발열소자(103)와 접촉되는 중간 영역에 증발부(121)를 구비할 수 있고, 연장판(113)에 접촉 지지되는 양단부 영역에는 응축부(123)를 구비할 수 있다.As a result, the heat pipe 120 may include the evaporator 121 in the middle region in contact with the heat generating element 103 , and the condensing unit 123 in both end regions supported in contact with the extension plate 113 . can do.

따라서, 발열소자(103)가 접촉하는 증발부(121)에 존재하는 작동유체는 발열소자(103)로부터 전달된 열에 의하여 기화될 수 있고, 기화된 작동유체는 상대적으로 저온 영역인 응축부(123)로 이동될 수 있으며, 응축부(123)에서 응축된 작동유체는 다시 증발부(121)로 순환될 수 있다.Accordingly, the working fluid present in the evaporator 121 in contact with the heating element 103 may be vaporized by the heat transferred from the heating element 103 , and the vaporized working fluid is a condensing unit 123 that is a relatively low temperature region. ), and the working fluid condensed in the condensing unit 123 may be circulated back to the evaporation unit 121 .

한편, 히트파이프(120)의 내면에는 미세유로가 구비될 수 있다. 즉, 증발부(121)에서 기화된 작동유체는 응축부(123)로 이동하고, 이후 응축부(123)에서 응축된 작동유체는 미세유로를 따라 증발부(121)로 이동 복귀할 수 있다. 미세유로로는 금속가루를 소결시킨 파우더(Powder) 방식, 금속섬유로된 직물 조직이 있는 메쉬(Mesh) 방식, 총열에 사용되는 강선과 같은 형상을 내부에 구현한 그루브(Groove) 방식 등이 사용될 수 있다.Meanwhile, a microchannel may be provided on the inner surface of the heat pipe 120 . That is, the working fluid vaporized in the evaporator 121 may move to the condensing unit 123 , and then the working fluid condensed in the condensing unit 123 may move and return to the evaporator 121 along the micro-channel. As the micro-channel, a powder method in which metal powder is sintered, a mesh method with a fabric structure made of metal fibers, and a groove method in which the same shape as the steel wire used in the barrel is implemented will be used. can

본 실시예에 따른 히트파이프(120)는 발열소자(103)의 크기 및 열량에 따라 적절한 크기 및 수량의 히트파이프가 사용될 수 있다. 도시된 바로는 3개의 히트파이프를 이격하여 배치하고 있으나, 그 크기 및 수량은 특별히 제한하지 않는다.As the heat pipe 120 according to the present embodiment, a heat pipe of an appropriate size and quantity may be used according to the size and heat quantity of the heat generating element 103 . As shown, the three heat pipes are spaced apart, but the size and quantity are not particularly limited.

한편, 히트파이프(120)의 증발부(121)는 지지판(111)의 제1안착홈부(111a)에 삽입 안착될 수 있으며, 제1안착홈부(111a)와 상응하도록 수평하게 연장 형성될 수 있다.On the other hand, the evaporation part 121 of the heat pipe 120 may be inserted and seated in the first seating groove part 111a of the support plate 111, and may be horizontally extended to correspond to the first seating groove part 111a. .

그리고, 히트파이프(120)의 응축부(123)는 연장판(113)의 제2안착홈부(113a)에 삽입 안착될 수 있으며, 제2안착홈부(113a)와 상응하도록 수평하게 연장 형성될 수 있다.And, the condensing part 123 of the heat pipe 120 may be inserted and seated in the second seating groove portion 113a of the extension plate 113, and may be horizontally extended to correspond to the second seating groove portion 113a. have.

이때, 히트파이프(120)는 증발부(121) 및 응축부(123)를 연결하는 연결부(125)를 더 구비할 수 있으며, 연결부(125)는 경사지게 형성될 수 있다.In this case, the heat pipe 120 may further include a connection part 125 connecting the evaporation part 121 and the condensing part 123 , and the connection part 125 may be formed to be inclined.

즉, 증발부(121)는 상대적으로 높이가 낮은 제1안착홈부(111a)에 삽입 안착되고, 응축부(123)는 상대적으로 높이가 높은 제2안착홈부(113a)에 삽입 안착되며, 연결부(125)는 높이 차를 가지는 증발부(121)와 응축부(123)를 경사지게 연결할 수 있다. 이에 따라 응축부(123)에서 응축된 작동유체가 증발부(121) 측으로 원활히 이송될 수 있다.That is, the evaporator 121 is inserted and seated in the relatively low first seating groove 111a, and the condensing part 123 is inserted and seated in the relatively high second seating groove 113a, and the connection part ( 125 may connect the evaporation unit 121 and the condensing unit 123 having a height difference at an angle. Accordingly, the working fluid condensed in the condensing unit 123 may be smoothly transferred to the evaporator 121 side.

또한, 히트파이프(120)는 별도의 고정구 없이 증발부(121) 및 응축부(123)를 제1안착홈부(111a) 및 제2안착홈부(113a)에 삽입하는 것으로 방열판(110)에 대한 설치가 완료될 수 있기 때문에 조립 및 분해가 용이한 이점이 있고, 방열판(110)과 히트파이프(120) 간에 긴밀한 접촉 상태를 유지하므로 진동을 줄여 소음 저감 및 내구성을 높일 수 있는 이점도 있다.In addition, the heat pipe 120 is installed on the heat sink 110 by inserting the evaporation unit 121 and the condensing unit 123 into the first seating groove portion 111a and the second seating groove portion 113a without a separate fixture. can be completed, there is an advantage of easy assembly and disassembly, and since it maintains a close contact state between the heat sink 110 and the heat pipe 120, there is also an advantage that can reduce vibration and increase the noise reduction and durability.

또한, 히트파이프(120)의 증발부(121)는 제1안착홈부(111a)와 대응하는 형상을 가지도록 연결부(125)로부터 하부방향으로 단차를 이루도록 형성되므로, 제1안착홈부(111a)에 증발부(121)를 삽입하는 것만으로 방열판(110)에 대한 히트파이프(120)의 설치를 용이하게 수행할 수 있고, 히트파이프(120)의 장착 위치가 결정되어 보다 견고한 결합 상태를 유지할 수 있다.In addition, since the evaporation part 121 of the heat pipe 120 is formed to have a step in the downward direction from the connection part 125 to have a shape corresponding to the first seating groove part 111a, it is formed in the first seating groove part 111a. The installation of the heat pipe 120 to the heat sink 110 can be easily performed only by inserting the evaporator 121, and the mounting position of the heat pipe 120 is determined to maintain a more robust coupling state. .

방열핀(130)은 연장판(113)의 하면에서 하우징(11) 방향으로 연장 형성될 수 있다. 즉, 방열핀(130)은 인버터 결합블록(101)의 양측면 영역에 배치될 수 있다.The heat dissipation fin 130 may be formed to extend from the lower surface of the extension plate 113 toward the housing 11 . That is, the heat dissipation fins 130 may be disposed on both sides of the inverter coupling block 101 .

그리고, 방열핀(130)은 복수개가 구비될 수 있는데, 복수개의 방열핀(130)은 지지판(111)과 연결되는 연장판(113)의 일단부에서 타단부로 가며 서로 이격하게 배치될 수 있다. 또한 복수개의 방열핀(130)은 리브(11a)에 의해 하우징(11)의 표면에 형성되는 공기유로와 인접하도록 서로 다른 길이를 가질 수 있다.In addition, a plurality of heat dissipation fins 130 may be provided, and the plurality of heat dissipation fins 130 may be disposed to be spaced apart from each other while going from one end to the other end of the extension plate 113 connected to the support plate 111 . In addition, the plurality of heat dissipation fins 130 may have different lengths to be adjacent to the air flow path formed on the surface of the housing 11 by the ribs 11a.

따라서, 방열핀(130)은 팬(13)에 의해 하우징(11)의 표면을 따라 흐르는 공기와의 열전달이 향상될 수 있다. 특히 인버터 결합블록(101)의 양측 영역으로 유도되는 공기와의 열전달이 원활히 이루어질 수 있다.Accordingly, the heat dissipation fin 130 may improve heat transfer with the air flowing along the surface of the housing 11 by the fan 13 . In particular, heat transfer with the air induced to both regions of the inverter coupling block 101 can be made smoothly.

이처럼 방열핀(130)은 인버터 케이스의 외측면에 전체적으로 형성되는 것이 아니라, 히트파이프(120)의 응축부(123)와 직접 접촉하는 연장판(113)의 하면에 국부적으로 형성되기 때문에, 크기 및 수량이 대폭 감소할 수 있고, 이에 따라 인버터 및 인버터 일체형 전동기의 크기를 줄일 수 있는 이점이 발생된다.As such, the heat dissipation fin 130 is not formed entirely on the outer surface of the inverter case, but is formed locally on the lower surface of the extension plate 113 in direct contact with the condensing portion 123 of the heat pipe 120, so the size and quantity This can be significantly reduced, and accordingly, there is an advantage in that the size of the inverter and the inverter-integrated motor can be reduced.

그리고, 방열핀(130)의 크기 및 수량이 축소되더라도 히트파이프(120)를 이용한 발열소자(103)의 냉각 성능이 만족될 수 있기에, 냉각팬 등의 부가 장치가 배제될 수 있는 등 인버터의 생산성도 높일 수 있다.In addition, even if the size and quantity of the heat dissipation fins 130 are reduced, the cooling performance of the heat generating element 103 using the heat pipe 120 can be satisfied, so additional devices such as a cooling fan can be excluded. can be raised

한편, 본 실시예에 따른 냉각모듈(105)은 가압판(140)을 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the cooling module 105 according to the present embodiment may further include a pressure plate 140 .

가압판(140)은 연장판(113)의 상면에 결합될 수 있으며, 히트파이프(120)의 응축부(123)를 하부방향으로 가압하면서 히트파이프(120)의 응축부(123)를 제2안착홈부(113a)에 삽입 밀착시킬 수 있다.The pressure plate 140 may be coupled to the upper surface of the extension plate 113 , and while pressing the condensing part 123 of the heat pipe 120 downward, the condensing part 123 of the heat pipe 120 is secondly seated. It can be inserted and adhered to the groove portion (113a).

이에 따라, 응축부(123)와 연장판(113) 사이의 열전달 흐름이 더욱 향상될 수 있고, 전동기(10)의 구동 시 방열판(110)과 히트파이프(120) 간의 긴밀한 접촉 상태를 유지하므로 진동을 줄여 소음 저감 및 내구성을 높일 수 있는 효과도 발생된다.Accordingly, the flow of heat transfer between the condensing unit 123 and the extension plate 113 can be further improved, and when the electric motor 10 is driven, a close contact state between the heat sink 110 and the heat pipe 120 is maintained, so that vibration The effect of reducing noise and increasing durability is also generated.

한편, 본 실시예에 따른 인버터(100)는 커버(107)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the inverter 100 according to the present embodiment may further include a cover 107 .

커버(107)는 회로기판(102)을 덮도록 방열판(110)에 결합될 수 있다. 이러한 커버(107)는 회로기판(102)에 구비되는 각종 전사소자를 포함한 고전압 부품들을 보호하는 것으로, 감전방지, 방화, 방진 및 방수 소재로 구비될 수 있다. 그리고 커버(107)에는 사용자의 직접 조작을 위한 액정 오퍼레이터, 조작패널 등 유저 인터페이스가 구비될 수 있다.The cover 107 may be coupled to the heat sink 110 to cover the circuit board 102 . The cover 107 protects high voltage components including various transfer elements provided on the circuit board 102 , and may be provided with an electric shock prevention, fire prevention, dustproof and waterproof material. In addition, the cover 107 may be provided with a user interface such as a liquid crystal operator and an operation panel for direct manipulation by the user.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열판 및 히트파이프를 나타낸 단면 예시도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a heat sink and a heat pipe according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 히트파이프(120)의 응축부(123)는 단부로 갈수록 상부방향으로 경사지게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the condensing part 123 of the heat pipe 120 according to the present embodiment may be formed to be inclined upward toward the end.

그리고, 히트파이프(120)의 응축부(123)와 대응하도록 연장판(113)의 제2안착홈부(113a)는 지지판(111)과 연결되는 일단부에서 타단부로 갈수록 상부방향으로 경사지게 형성될 수 있다.And, the second seating groove portion 113a of the extension plate 113 to correspond to the condensing portion 123 of the heat pipe 120 is inclined upward from one end connected to the support plate 111 to the other end. can

또한, 히트파이프(120)의 응축부(123)와 대응하도록 가압판(140) 역시 일단부에서 타단부로 갈수록 상부방향으로 경사지게 형성될 수 있다.In addition, the pressure plate 140 may also be formed to be inclined upward from one end to the other end to correspond to the condensing portion 123 of the heat pipe 120 .

이에 따라, 증발부(121)에서 기화된 작동유체는 상부방향으로 경사진 응축부(123) 측으로 신속하게 이동될 수 있고, 응축부(123)에서 응축된 작동유체는 하부방향으로 경사진 증발부(121) 측으로 보다 신속하게 이동될 수 있어, 히트파이프(120)의 열전달 흐름을 보다 원활히 할 수 있다.Accordingly, the working fluid vaporized in the evaporator 121 may be rapidly moved toward the condensing unit 123 inclined in the upper direction, and the working fluid condensed in the condensing unit 123 may be transferred to the evaporating unit inclined in the lower direction. It can be moved to the side (121) more quickly, it is possible to more smoothly heat transfer flow of the heat pipe (120).

뿐만 아니라, 방열판(110), 히트파이프(120) 및 가압판(140)의 적층 시 긴밀한 접촉 상태를 유지하므로 전동기(10)의 구동 시 진동을 줄여 소음 저감 및 내구성을 높일 수 있는 효과도 발생된다.In addition, since the heat sink 110, the heat pipe 120, and the pressure plate 140 are kept in close contact when stacked, vibration is reduced when the electric motor 10 is driven, thereby reducing noise and increasing durability.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art may vary the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. may be modified or changed.

100: 인버터 102: 회로기판
103: 발열소자 105: 냉각모듈
110: 방열판 111: 지지판
113: 연장판 120: 히트파이프
121: 증발부 123: 응축부
130: 방열핀100: inverter 102: circuit board
103: heating element 105: cooling module
110: heat sink 111: support plate
113: extension plate 120: heat pipe
121: evaporator 123: condensing unit
130: heat dissipation fin

Claims

전동기의 하우징에 설치되며, 발열소자를 냉각시키기 위한 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터로서,
상기 전동기는 상기 하우징의 일측에 배치되며 상기 전동기의 구동축에 직결되어 상기 구동축과 연동하여 회전하는 팬과, 상기 팬을 덮도록 마련되되 상기 하우징의 표면을 향하는 토출구를 가지는 팬커버를 포함하며,
상기 냉각모듈은,
상기 하우징의 표면에서 돌출 형성되는 인버터 결합블록에 결합되고 상측에는 회로기판이 적층되되, 상측에 상기 회로기판에 구비된 발열소자가 배치되는 지지판과, 상기 지지판의 양단부에서 연장 형성되는 연장판을 가지는 방열판;
상기 지지판과 상기 발열소자의 사이에 배치되며 상기 발열소자에서 발생되는 열에 의해 내부의 작동유체가 증발하는 증발부와, 상기 연장판에 접촉 지지되며 상기 연장판의 열에 의해 내부의 작동유체가 응축하는 응축부를 가지는 히트파이프; 및
상기 연장판의 하면에서 상기 하우징 방향으로 연장 형성되되, 각 단부가 상기 하우징의 표면에 인접하도록 상기 지지판과 연결되는 상기 연장판의 일단부에서 타단부로 가면서 길이가 길어지는 복수의 방열핀;을 포함하고,
상기 지지판은 상면에 상기 증발부가 안착되는 제1안착홈부를 가지며,
상기 연장판은 상면에 상기 응축부가 안착되되 상기 제1안착홈부보다 높은 위치를 유지하며, 상기 지지판과 연결되는 일단부에서 타단부로 가며 상부방향으로 경사지게 형성되는 제2안착홈부를 가지고,
상기 응축부는 상기 제2안착홈부와 대응하게 단부로 갈수록 상부방향으로 경사지게 형성되고,
상기 냉각모듈은 상기 응축부와 대응하게 일단부에서 타단부로 가며 상부방향으로 경사지게 형성되며, 상기 응축부의 상면을 가압하여 상기 응축부가 상기 제2안착홈부에 삽입 밀착되도록 하는 가압판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터.A motor-integrated inverter installed in the housing of the motor and having a cooling module for cooling a heating element,
The electric motor includes a fan disposed on one side of the housing and directly connected to a drive shaft of the electric motor to rotate in association with the drive shaft, and a fan cover provided to cover the fan and having a discharge port facing the surface of the housing,
The cooling module is
It is coupled to the inverter coupling block protruding from the surface of the housing and has a circuit board stacked on the upper side, a support plate on which a heating element provided on the circuit board is disposed on the upper side, and extension plates extending from both ends of the support plate heat sink;
An evaporator disposed between the support plate and the heating element and in which the working fluid evaporates by the heat generated by the heating element, is supported in contact with the extension plate and the internal working fluid is condensed by the heat of the extension plate a heat pipe having a condensing unit; and
A plurality of heat dissipation fins extending from the lower surface of the extension plate in the direction of the housing, the length of which is increased from one end of the extension plate connected to the support plate to the other end so that each end is adjacent to the surface of the housing; do,
The support plate has a first seating groove in which the evaporation part is seated on the upper surface,
In the extension plate, the condensing part is seated on the upper surface, maintaining a position higher than the first seating groove part, and having a second seating groove part that is inclined upwardly from one end connected to the support plate to the other end,
The condensing portion is formed to be inclined upward toward the end corresponding to the second seating groove portion,
The cooling module further includes a pressure plate that is inclined upwardly from one end to the other end in correspondence with the condensing unit, and presses the upper surface of the condensing unit so that the condensing unit is inserted into and closely contacted with the second seating groove. Motor-integrated inverter with a cooling module, characterized in that.

제1항에 있어서,
상기 히트파이프는 상기 증발부와 상기 응축부를 연결하는 연결부가 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터.According to claim 1,
The heat pipe has a motor-integrated inverter having a cooling module, characterized in that the connection portion connecting the evaporation portion and the condensing portion is formed to be inclined.

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제1항에 있어서,
상기 회로기판을 덮도록 상기 방열판에 결합되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각모듈을 갖는 전동기 일체형 인버터.According to claim 1,
Motor-integrated inverter with a cooling module, characterized in that it further comprises a cover coupled to the heat sink to cover the circuit board.