KR20120042343A - Refrigeration structure of inverter for a vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An inverter cooling structure of an electric compressor for a vehicle is provided to improve a cooling effect by cooling a power module using refrigerants flowing from an intake path and a cooling path. CONSTITUTION: An inverter cooling structure of an electric compressor for a vehicle is controlled by an inverter(200) coupled to the outer surface of a housing(110). The inverter comprises a power module having a heat sink. Stators are arranged on the inner surface of the housing at uniform intervals. Multiple intake paths(121,122,123,124), where refrigerants flowing from an intake port flows to a discharge port, are formed on the inner surface of the housing to be separated from each other. Cooling paths(130) are formed between the intake paths in a stripe shape so that the refrigerants can flow between the intake paths.

Description

차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조 {Refrigeration Structure of Inverter for a Vehicle}Inverter Cooling Structure of Motorized Electric Compressor {Refrigeration Structure of Inverter for a Vehicle}

본 발명은 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식압축기 내로 유입되는 냉매를 이용한 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter cooling structure of a vehicle electric compressor, and more particularly, to an inverter cooling structure of a vehicle electric compressor using a refrigerant flowing into the electric compressor.

일반적으로 차량용 전동식압축기는 냉매를 압축하는 기능을 하며, 인버터를 통하여 그 회전속도가 제어된다. 이러한 상기 전동식압축기는 원통형상의 하우징을 구비하며, 상기 하우징에는 냉매가 유입되는 흡입포트와, 상기 흡입포트를 통하여 유입된 냉매가 토출되는 토출포트와, 상기 흡입포트로부터 유입된 냉매를 상기 토출포트로 흐르도록 유도하는 흡입유로가 형성되어, 상기 흡입포트로부터 유입되는 냉매를 가압하여 상기 토출포트로 가압된 상기 냉매를 토출한다. 상기 인버터는 상기 하우징의 외측면 상에 결합하고, 전력모듈인 IPM(Intelligent Power Module)을 사용하여 상기 전동식압축기의 구동 RPM을 제어한다. In general, a motor-driven electric compressor functions to compress the refrigerant, and its rotation speed is controlled through an inverter. The electric compressor has a cylindrical housing, the housing having a suction port into which the refrigerant is introduced, a discharge port through which the refrigerant introduced through the suction port is discharged, and a refrigerant introduced from the suction port into the discharge port. A suction flow path for inducing flow is formed, and pressurizes the refrigerant flowing from the suction port to discharge the pressurized refrigerant to the discharge port. The inverter is coupled on the outer surface of the housing, and controls the drive RPM of the electric compressor using an intelligent power module (IPM).

그런데, 상기 IPM을 구비하는 인버터는 그 특성상 높은 열이 발생하게 되는데, 이에 상기 IPM에 히트싱크(heat sink)를 결합하여 자연 대류에 의하여 상기 IPM의 냉각시킨다. 하지만, 상기한 히트싱크로는 상기 IPM의 충분한 냉각효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다. However, the inverter having the IPM generates high heat due to its characteristics, thereby coupling a heat sink to the IPM to cool the IPM by natural convection. However, the heat sink has a problem that it is not possible to obtain a sufficient cooling effect of the IPM.

본 발명은, 전동식압축기로 유입되는 냉매를 상기 인버터의 전력모듈에 대응하는 위치를 경유하도록 하여, 상기 인버터의 냉각효과를 향상시킬 수 있는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an inverter cooling structure of a motor-driven electric compressor that can improve the cooling effect of the inverter by allowing the refrigerant flowing into the electric compressor to pass through a position corresponding to the power module of the inverter.

본 발명은, 하우징에 결합된 흡입포트로부터 유입되는 냉매를 가압하여 토출포트로 토출하며, 상기 하우징의 외측면 상에 결합되는 인버터에 의하여 제어되는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조에 있어서, 상기 인버터는 히트싱크를 구비하는 전력 모듈을 포함하고, 상기 하우징의 내측에 상기 하우징의 내주면으로부터 일정유격을 두고 환형의 고정자가 배치되어 있으며, 상기 하우징의 내주면에 상기 흡입포트로부터 유입되는 냉매가 상기 토출포트로 흐르는 복수개의 흡입유로들이 상기 하우징의 원주방향을 따라 방사상으로 이격되게 배치되고 상기 하우징의 길이방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 하우징의 내주면에 상기 전력 모듈에 대응되는 위치에 상기 흡입유로들 사이에 상기 냉매가 흐르도록 상기 일정유격보다 큰 냉각유로가 상기 하우징의 원주방향을 따라 띠모양으로 형성되어, 상기 흡입유로와 상기 냉각유로로부터 유입되는 상기 냉매에 의하여 상기 전력모듈을 냉각하는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조를 제공한다. The present invention, in the inverter cooling structure of the electric motor-driven compressor is controlled by an inverter coupled to pressurize the refrigerant flowing from the suction port coupled to the housing to the discharge port, the inverter is And a power module having a heat sink, and an annular stator is disposed inside the housing at a predetermined distance from the inner circumferential surface of the housing, and the refrigerant flowing from the suction port is transferred to the discharge port on the inner circumferential surface of the housing. The plurality of flowing suction passages are radially spaced apart along the circumferential direction of the housing and formed along the longitudinal direction of the housing, and between the suction passages at positions corresponding to the power modules on the inner circumferential surface of the housing. Cooling passages larger than the predetermined clearance flow to allow the refrigerant to flow. In the circumferential direction of the housing it is formed in a strip form, and by the refrigerant flowing from the suction passage and the cooling passage provides cooling structure for a vehicle drive motor-driven compressor for cooling the power module.

본 발명에 따른 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조는, 상기 인버터에 대응되는 위치에 흡입유로와 냉각유로를 형성하고, 상기 흡입유로와 냉각유로로부터 유입되는 상기 냉매에 의하여 상기 전력모듈을 냉각하여 상기 인버터의 냉각효과를 향상시킬 수 있다. Inverter cooling structure of the vehicle-type electric compressor according to the present invention, the suction flow path and the cooling flow path is formed in a position corresponding to the inverter, and the inverter by cooling the power module by the refrigerant flowing from the suction flow path and the cooling flow path Can improve the cooling effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 도 1의 냉각유로를 나타내기 위한 정면도이다.
도 3은 도 1의 흡입유로와 냉각유로를 구조를 개략적으로 나타내기 위한 사시도이다.1 is a side sectional view showing an inverter cooling structure of an electric compressor for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view illustrating the cooling passage of FIG. 1.
3 is a perspective view schematically illustrating a structure of the suction passage and the cooling passage of FIG. 1.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조는, 상기 차량용 전동식압축기(100) 내를 흐르는 냉매를 이용하여 상기 인버터(200)를 냉각하는 구조이다. First, referring to Figures 1 and 2, the inverter cooling structure of the vehicle electric compressor according to an embodiment of the present invention, a structure for cooling the inverter 200 by using a refrigerant flowing in the vehicle electric compressor 100. to be.

먼저, 상기 차량용 전동식압축기(100)는, 하우징(110)에 결합된 흡입포트(미도시)로부터 냉매가 유입되고, 유입된 냉매는 가압되어 토출포트(미도시)로 토출된다. 이때, 상기 하우징(110)의 내측에는 상기 하우징(110)의 내주면으로부터 일정유격을 두고 환형의 고정자(310)가 배치되어 있으며, 상기 고정자(310)의 내측으로 일정간극을 두고 회전자(320)가 배치되어 있다. 여기서, 상기 고정자(310)와 상기 회전자(20)는 공지의 전동식압축기의 고정자 및 회전자로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.First, in the vehicle-type electric compressor 100, a refrigerant flows in from a suction port (not shown) coupled to the housing 110, and the introduced refrigerant is pressurized and discharged into a discharge port (not shown). In this case, an annular stator 310 is disposed at a predetermined distance from an inner circumferential surface of the housing 110, and the rotor 320 has a predetermined gap inside the stator 310. Is arranged. Here, the stator 310 and the rotor 20 as a stator and a rotor of a known electric compressor will be omitted.

상기 인버터(200)는, 상기 하우징(110)의 외측면 상에 결합되어 상기 전동식압축기(100)를 제어하고, 인쇄회로기판(210)과, 히트싱크(230)를 구비하는 전력모듈(220)을 포함한다. 여기서, 상기 전력모듈(220)은 상기 하우징(110)의 외측면 상에 결합되는 IPM(Intelligent Power Module)이며, 이에 한정하지 않는다.The inverter 200 is coupled on an outer surface of the housing 110 to control the electric compressor 100, and includes a power module 220 having a printed circuit board 210 and a heat sink 230. It includes. Here, the power module 220 is an IPM (Intelligent Power Module) coupled on the outer surface of the housing 110, but is not limited thereto.

한편, 상기 전동식압축기(100)의 하우징(110)은, 내주면에 상기 흡입포트로부터 유입되는 냉매가 상기 토출포트로 흐르는 복수개의 흡입유로(121,122,123,124)들이 형성되어 있다. On the other hand, the housing 110 of the electric compressor 100, the plurality of suction passages (121, 122, 123, 124) through which the refrigerant flowing from the suction port flows to the discharge port is formed on the inner peripheral surface.

상기 흡입유로(121,122,123,124)들은, 상기 하우징(110)의 원주방향을 따라 방사상으로 서로 이격되게 배치되어 있으며, 상기 하우징(110)의 길이방향을 따라 형성되어 있다. The suction passages 121, 122, 123, and 124 are radially spaced apart from each other along the circumferential direction of the housing 110 and are formed along the longitudinal direction of the housing 110.

한편, 본 실시예는, 상기 인버터(200)를 냉각시키는 구조로서, 상기 하우징(110)의 내주면에 냉각유로(130)를 형성하여, 상기 흡입유로(121,122,123,124)를 흐르는 냉매에 의한 냉각뿐만 아니라 상기 냉각유로(130)를 흐르는 냉매를 통해서도 상기 인버터(200)를 냉각할 수 있도록 하였다. 이에, 상기 냉각유로(130)에 의한 상기 인버터(200)의 냉각구조에 대하여 살펴보면 다음과 같다. In the present embodiment, the inverter 200 is cooled, and a cooling passage 130 is formed on an inner circumferential surface of the housing 110 to provide cooling as well as cooling by the refrigerant flowing through the suction passages 121, 122, 123, and 124. The inverter 200 may also be cooled through the refrigerant flowing through the cooling passage 130. Thus, the cooling structure of the inverter 200 by the cooling passage 130 is as follows.

도 3을 참조하면, 상기 흡입유로(121,122,123,124)는, 복수개가 상기 하우징(110)의 내주면에 형성되어 그 일부가 상기 전력모듈(220)에 대응되는 곳을 경유한다고 하더라도, 상기 흡입유로(121,122,123,124)가 상기 하우징(110)의 길이방향으로 형성되어 있기 때문에, 상기 흡입유로(121,122,123,124)들 사이에 대한 영역에 대해서는 상기 냉매에 의한 유효한 냉각성을 얻기 힘들다. Referring to FIG. 3, although the plurality of suction passages 121, 122, 123, and 124 are formed on the inner circumferential surface of the housing 110 and a part thereof passes through a portion corresponding to the power module 220, the suction passages 121, 122, 123, and 124 are provided. Since it is formed in the longitudinal direction of the housing 110, it is difficult to obtain effective cooling by the refrigerant in the region between the suction flow path (121, 122, 123, 124).

이에, 본 실시예는, 상기 전력모듈(220)에 대하여 보다 넓은 면적에 대응되는 위치에 상기 냉매가 흐르도록, 상기 하우징(110)의 내주면에서 상기 하우징(110)의 원주방향을 따라 띠모양으로 형성된 냉각유로(130)를 포함한다. 즉, 본 실시예는 상기 냉각유로(130)를 통하여 상기 전력 모듈(220)에 대응되는 위치에 대하여 상기 흡입유로(121,122,123,124)들 사이에도 냉매가 흐르도록 함으로써, 상기 냉매가 상기 전력모듈(220)에 대응하는 위치에 대하여 보다 넓은 면적을 흐를 수 있도록 하여 상기 전력모듈(220)의 냉각성능을 더욱 향상시킬 수 있다. Thus, in this embodiment, the refrigerant flows in a position corresponding to a larger area with respect to the power module 220 in a band shape along the circumferential direction of the housing 110 on the inner circumferential surface of the housing 110. It includes a cooling passage 130 formed. That is, according to the present embodiment, the refrigerant flows between the suction passages 121, 122, 123, and 124 at a position corresponding to the power module 220 through the cooling passage 130, so that the refrigerant flows through the power module 220. By allowing a larger area to flow with respect to the position corresponding to, the cooling performance of the power module 220 may be further improved.

상기 냉각유로(130)는 상기 일정유격보다 크게 형성되어 상기 냉각유로(130) 상으로 상기 냉매가 보다 많이 흐를 수 있도록 되어 있다. 상기 냉각유로(130)는 상기 하우징(110)의 내주면에 단차지게 형성되어 있으며, 상기한 냉각유로(130)는 얻고자 하는 냉각성능에 따라 단차진 상기 냉각유로(130)의 형상 및 크기를 다양하게 할 수 있다.The cooling passage 130 is formed to be larger than the predetermined clearance so that the refrigerant flows more on the cooling passage 130. The cooling passage 130 is formed to be stepped on the inner circumferential surface of the housing 110, the cooling passage 130 varies in shape and size of the stepped cooling passage 130 according to the cooling performance to obtain. It can be done.

또한, 상기 냉각유로(130)는, 불필요한 냉각유로(130)형성을 방지하여 냉매의 낭비를 줄일 수 있도록, 상기 하우징(110)의 길이방향으로의 폭이 상기 전력모듈(220)을 지나는 투영영역의 내부에 위치하고 있다.In addition, the cooling passage 130 has a width in the lengthwise direction of the housing 110 passing through the power module 220 so as to reduce unnecessary waste of the refrigerant by preventing the formation of unnecessary cooling passage 130. It is located inside of.

한편, 본 실시예는, 상기 고정자(310)를 복수개의 분할코어가 환형으로 서로 조립 결합되어 있는 분할코어방식으로 되어 있으며, 이렇게 분할코어방식의 고정자(310)의 경우 상기 냉각유로(130)를 상기 분할코어의 길이방향에 대하여 중간에 위치하도록 하여 상기 분할코어의 열압입시 상기 냉각유로(130)로 인한 분할코어의 변형(진원 변형)을 방지하도록 한다. On the other hand, in the present embodiment, the stator 310 has a split core method in which a plurality of split cores are assembled to each other in an annular shape. It is positioned in the middle of the longitudinal direction of the split core to prevent deformation of the split core due to the cooling flow path (130) during thermal indentation of the split core.

상기한 바에 따라, 본 실시예에 따른 차량용 전동식압축기(100)의 인버터(200) 냉각구조는, 상기 흡입유로(121,122,123,124)뿐만 아니라 상기 냉각유로(130)로부터 유입되는 상기 냉매에 의해서도 상기 전력모듈(220)을 냉각하기 때문에, 상기 전력모듈(220)의 냉각효과를 더욱 향상시킬 수 있다. As described above, the cooling structure of the inverter 200 of the vehicle-type electric compressor 100 according to the present embodiment is not only the suction flow paths 121, 122, 123, and 124, but also the coolant flowing from the cooling flow path 130. Since the cooling 220, the cooling effect of the power module 220 can be further improved.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100... 차량용 전동식압축기 110... 하우징
121,122,123,124... 흡입유로 130... 냉각유로
200... 인버터 310... 고정자
320... 회전자100 ... Automotive Electric Compressors 110 ... Housings
121,122,123,124 ... Suction channel 130 ... Cooling channel
200 ... inverter 310 ... stator
320 ... rotor

Claims (5)

하우징에 결합된 흡입포트로부터 유입되는 냉매를 가압하여 토출포트로 토출하며, 상기 하우징의 외측면 상에 결합되는 인버터에 의하여 제어되는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조에 있어서,
상기 인버터는 히트싱크를 구비하는 전력 모듈을 포함하고,
상기 하우징의 내측에 상기 하우징의 내주면으로부터 일정유격을 두고 환형의 고정자가 배치되어 있으며,
상기 하우징의 내주면에 상기 흡입포트로부터 유입되는 냉매가 상기 토출포트로 흐르는 복수개의 흡입유로들이 상기 하우징의 원주방향을 따라 방사상으로 이격되게 배치되고 상기 하우징의 길이방향을 따라 형성되어 있으며,
상기 하우징의 내주면에 상기 전력 모듈에 대응되는 위치에 상기 흡입유로들 사이에 상기 냉매가 흐르도록 상기 일정유격보다 큰 냉각유로가 상기 하우징의 원주방향을 따라 띠모양으로 형성되어, 상기 흡입유로와 상기 냉각유로로부터 유입되는 상기 냉매에 의하여 상기 전력모듈을 냉각하는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조. In the inverter cooling structure of the electric motor compressor for a vehicle controlled by an inverter coupled on the outer surface of the housing by pressing the refrigerant flowing from the suction port coupled to the housing,
The inverter includes a power module having a heat sink,
An annular stator is disposed inside the housing at a predetermined distance from an inner circumferential surface of the housing,
A plurality of suction flow paths in which the refrigerant flowing from the suction port flows to the discharge port on the inner circumferential surface of the housing are radially spaced apart along the circumferential direction of the housing and formed along the longitudinal direction of the housing,
Cooling passages larger than the predetermined gap are formed in a band along the circumferential direction of the housing such that the refrigerant flows between the suction passages at positions corresponding to the power modules on the inner circumferential surface of the housing, and thus the suction passage and the Inverter cooling structure of a vehicle electric compressor for cooling the power module by the refrigerant flowing from the cooling flow path. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각유로는,
상기 하우징의 내주면에 단차지게 형성된 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조.The method according to claim 1,
The cooling passage,
Inverter cooling structure of the vehicle-type electric compressor formed stepped on the inner peripheral surface of the housing. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉각유로는,
상기 하우징의 길이방향으로의 폭이 상기 전력모듈을 지나는 투영영역의 내부에 위치하는 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조.The method according to claim 1 or 2,
The cooling passage,
Inverter cooling structure of a motor-driven compressor in the width direction of the housing in the projection area passing through the power module. 청구항 3에 있어서,
상기 전력모듈은 상기 하우징의 길이 방향을 따라 상기 하우징의 외측면 상에 결합되는 IPM(Intelligent Power Module)인 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각 구조.The method according to claim 3,
The power module is an inverter cooling structure of an electric compressor for a vehicle is an intelligent power module (IPM) coupled on the outer surface of the housing along the longitudinal direction of the housing. 청구항 3에 있어서,
상기 고정자는, 복수개의 분할코어가 환형으로 서로 조립 결합되어 있는 분할코어방식의 고정자인 차량용 전동식압축기의 인버터 냉각구조. The method according to claim 3,
The stator is an inverter cooling structure of a motor-driven compressor of a split core type in which a plurality of split cores are annularly assembled to each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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