KR20180109756A

KR20180109756A - 전자 모듈 용 보호 하우징 및 조립 방법

Info

Publication number: KR20180109756A
Application number: KR1020180035549A
Authority: KR
Inventors: 수 린종; 일마즈 타너
Original assignee: 프리보 게레테바우 게엠베하
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2018-10-08
Also published as: EP3383151B1; EP3383151A1; US20180288899A1; CN108668500A

Abstract

본 발명은 전자 모듈 용 보호 하우징에 관한 것이고, 보호 하우징을 전자 모듈과 조립하는 방법에 관한 것이다. 보호 하우징은 전기적 기능 부품(104)을 수용하는 내부 칸(103)을 형성하는 쉘(102); 덮개판(108), 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112)를 포함하는 냉각요소(106); 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112)은 덮개판(108)으로부터 연장되며 서로 마주봄으로써 냉각 요소의 내부 표면, 외부 표면 및 모서리(118)을 형성하고, 냉각 요소(106)의 내부 표면의 적어도 일부는 쉘을 덮어 내부 칸(103)의 덮개를 형성하고, 내부 칸(103)을 전기적 절연 재료로 채우도록 덮개판(108)의 일부인 적어도 하나의 절단부(120); 덮개판(108)을 부분적으로 형성하는 적어도 하나의 제 1 채널(122); 을 포함하고, 제 1 채널은 냉각 장치(106)의 서로 다른 모서리(118)를 연결하고, 내부 칸(103)의 부피를 증가시키고, 내부 칸(103)은 제 1 채널(122)의 적어도 일부에 공극(154, 156)을 남기며 전기적 절연 재료로 채워진다.

Description

전자 모듈 용 보호 하우징 및 조립 방법{Protective Housing for an Electronic Module and Assembly Method}

본 발명은 전자 모듈 용 보호 하우징에 관한 것이고, 보호 하우징을 전자모듈과 조립하는 방법에 관한 것이다.

전력 전자 장치(power electronics)는 반도체를 이용한 전자 장치와 같은 전기적 기능 부품을 사용하여 전력을 제어하고 변환한다. 특정 응용 분야에서(예를 들어, 휴대용 장치에 전력을 공급하기 위해) 전력 전자 장치를 소형으로 조립할 필요가 있다. 이는 한편으로 빈틈없이 패킹된 전자 장치가 전기적 절연 보호를 필요로 한다는 사실과 다른 한편으로는 냉각 개념이 중요하다는 사실로 이어진다.

또한 잠재적으로 실외에서 사용되기 위해 전력 전자 장치는 먼지와 습기가 많은 환경에서 안전하게 작동해야 한다. 여기서, IP6x 및 IPx7 보호 클래스를 준수해야 한다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 소위 IP 코드(Ingress Protection)는 고체 입자 및 액체 침입에 대한 보호와 관련된다. 하우징은 표준 DIN EN 60529 [DIN EN 60529(VDE 0470-1):2014-09 케이싱(casings)에 의한 보호 클래스(IP 코드)(IEC 60529:1989 + A1:1999 + A2:2013); 독일 버전 EN 60529:1991 + A1:2000 + A2:2013. VDE출판, 베를린]에 따라 방진(IP6x) 및 일시적인 침수에 대한 보호(IPx7)를 제공할 수 있다,

IPx6 및 IPx7 보호 클래스에 따라 전력 전자 장치 용 케이싱을 밀봉하기 위해, 유럽 특허 EP 2 227 929 B1로부터, 전자 유닛을 수용하기 위한 컵 부재가 충전 재료로 채워지고 냉각 요소로 덮인다.

본 발명의 목적은 전자 모듈 용 보호 하우징 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이며, 한편으로는 먼지와 습기가 많은 영역에서의 작동에 적합한 보호 클래스의 준수를 가능하게 하고, 다른 한편으로는, 개선된 냉각 개념을 갖는 소형으로 설계된 하우징을 제공함으로써 제조 비용 및 복잡성을 크게 감소시킨다.

이러한 목적은 독립항의 주제에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항의 주제이다.

본 발명은 전자 모듈 용 보호 하우징이 전기적 기능 부품을 수용하는 내부 칸를 형성하는 쉘(shell)을 포함한다는 아이디어에 기초한다. 유리한 실시예에서, 쉘은 예를 들어 플라스틱과 같은 전기적 절연 재료로 제조될 수 있다. 따라서, 쉘 자체가 전기적 기능 부품을 절연시킨다. 또한, 이러한 쉘은 경량 재료로 제조될 수 있다.

본 발명에 따르면, 보호 하우징은 덮개판, 제 1 측면판, 및 제 2 측면판을 갖는 냉각 요소를 더 포함하며, 제 1 측면판 및 제 2 측면판은 덮개판으로부터 연장되어 서로 마주하여, 냉각 요소의 내부 표면, 외부 표면 및 모서리를 형성한다. 내부 표면의 적어도 일부는 쉘을 덮어 내부 칸의 덮개를 형성한다.

냉각 요소는 덮개판 이외에 두 개의 측면판을 포함한다. 따라서, 외부로 열을 방출시키는 냉각 요소의 표면이 넓어진다. 결과적으로, 전력 전자 유닛은 보다 효율적으로 냉각될 수 있고, 따라서 전기적 기능 부품의 수명이 연장될 수 있다.

보호 하우징은 덮개판의 일부인 적어도 하나의 절단부 및 덮개판의 일부를 형성하는 적어도 하나의 제 1 채널을 더 포함하며, 제 1 채널은 냉각 장치의 서로 다른 모서리를 연결하고, 내부 칸의 부피를 증가시킨다.

조립된 상태에서, 보호 하우징은 전기적 절연 충전재로 절단부를 통해 채워지는 내부 칸을 갖는다. 따라서, 전기적 기능 부품은 밀봉되고 전기적으로 절연된다. 따라서, 전자 부품은 더욱 밀집하여 패킹될 수 있다. 또한 보호 하우징은 방수 처리되어 있으며 외부의 거친 움직임, 진동 및 충격에 영향을 받지 않는다. 바람직하게는, 충전재는 난연성(flame retardant)이 있으며 적용 가능한 표준 규정 예를 들어 UL94 V0을 충족한다.

채널을 통해, 내부 칸은 충전 과정 중에 배출될 수 있다. 따라서, 충전 과정이 개선되고 공기 주머니가 방지된다. 또한, 충전재가 경화되고 보호 하우징이 조립될 때, 채널 내의 공극이 냉각 유체에 연결될 수 있으므로 냉각 효율이 추가로 향상될 수 있다.

바람직하게는, 보호 하우징은 전기 기능 요소에 연결된 열 결합 요소(heat coupling element) 및 열 전달 요소(heat transfer element)를 더 포함하며, 열 전달 요소는 열 결합 요소와 냉각 요소를 연결한다. 따라서, 열은 열 발생 전자로부터 방열 냉각 요소로 보다 효율적으로 전달된다.

쉘을 제조하는 특히 경제적인 방법은 사출 성형에 의해 쉘을 제조하는 것이다. 바람직하게는, 쉘은 베이스와 베이스로부터 연장되는 적어도 하나의 측벽을 갖는다.

유리한 실시예에 따르면, 쉘은 베이스의 외주(outer periphery)에 배치된 적어도 하나의 노치를 포함하며, 냉각 요소의 제 1 측면판 및 제 2 측면판 중 적어도 하나는 노치에 적어도 부분적으로 삽입된다. 이러한 노치는 장착 과정을 단순화시킨다.

쉘의 측벽의 적어도 하나의 제 1 부분은 제 1 케이블을 위해 적어도 하나의 제 1 피드 스루를 더 포함할 수 있다. 또한, 측벽의 적어도 제 2 부분은 제 2 케이블을 위해 제 2 피드 스루를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 제 1 채널은 제 1 측면판에 접한다. 바람직하게는, 보호 하우징은 덮개판을 부분적으로 형성하는 제 2 채널을 포함할 수 있으며, 제 2 채널은 냉각 장치의 서로 다른 모서리를 연결하고, 내부 칸의 부피를 증가시키며 제 2 측면판에 접한다. 이러한 인접한 채널은 측벽이 제 1 채널 및/또는 제 2 채널로 적어도 부분적으로 연장되도록 하여, 조립 과정이 개선된다.

냉각 요소를 제조하는 구체적인 경제적 방법은 일체형 부분 금속 시트(one-piece part metal sheet)를 스탬핑하고 벤딩함으로써 생산하는 것이다. 그러나, 냉각 요소는 임의의 다른 공정, 예를 들어 주조에 의해 제조될 수 있음은 당업자에게 명백하다. 또한, 재료는 알루미늄과 같은 금속에 한정되지 않는다. 열전도율이 높은 재료를 사용하여 냉각 요소에 열을 효율적으로 분산시킬 수 있다. 바람직하게는, 냉각 요소는 방열 강화(radiation enhancing) 재료 층으로 코팅된다. 이러한 코팅은 흑색 페인팅 또는 흑색 래커일 수 있다. 따라서, 방열율(heat dissipation rate)을 높일 수 있다. 당업자에게는 냉각 요소의 표면을 증가시킴으로써 냉각 효율이 증가된다는 것이 명백하다. 예를 들어, 냉각 요소 상에 형성된 리브 및/또는 입자를 갖는 코팅은 표면을 추가로 증가시킬 수 있고, 따라서 방열율을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 또한 전자 모듈을 조립하는 방법에 관한 것으로,

전기적 기능 부품을 수용하도록 내부 칸을 형성하는 쉘을 제공하는 단계;

내부 칸에 기능 부품을 삽입하는 단계;

덮개판, 제 1 측면판 및 제 2 측면판를 포함하는 냉각요소를 제공하는 단계; 제 1 측면판 및 제 2 측면판은 덮개판으로부터 연장되며 서로 마주봄으로써 냉각 요소의 내부 표면, 외부 표면 및 모서리을 형성하고,

냉각 요소의 내부 표면의 적어도 일부는 쉘을 덮어 내부 칸의 덮개판을 형성하는 단계;

덮개판의 적어도 일부를 절단하는 단계; 덮개판에 적어도 하나의 제 1 채널을 형성하는 단계; 제 1 채널은 냉각 장치의 서로 다른 모서리(118)를 연결하고, 내부 칸의 부피를 증가시키고,

내부 칸은 제 1 채널의 적어도 일부에 공극을 남기며 전기적 절연 재료로 채우는 단계; 를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 조립 방법은 전기 기능 요소에 연결된 열 결합 요소 및 열 전달 요소를 제공하는 단계를 더 포함하며, 열 전달 요소는 열 결합 요소와 냉각 요소를 연결한다.

조립 방법은 내부 칸에 밀폐된 공기가 채널을 통해 빠져 나올 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 충전재 내에 기포가 생기는 것이 방지된다.

첨부된 도면은 본 명세서에 포함되어 본 발명의 여러 실시예를 설명하도록 명세서의 일부를 형성한다. 이들 도면은 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 단지 본 발명이 어떻게 만들어지고 사용될 수 있는지에 대한 바람직한 및 대안적인 예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 예시되고 기술된 실시예로만 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 실시예의 여러 양태는 본 발명에 따른 해결책을 개별적으로 또는 상이한 조합으로 형성할 수 있다. 이하에서 설명하는 실시예는 단독으로 또는 이들의 임의의 조합으로 고려될 수 있다. 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타내며, 본 발명의 다양한 실시예에 대한 다음의 더욱 상세한 설명으로부터 더 많은 특징 및 이점이 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 전자 유닛의 개략적인 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장착된 전력 전자 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 4의 III-III 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 상부 평면도이다.
도 5는 도 3의 V-V 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 상세한 VI를 도시한다.

본 발명은 도면을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 아이디어로부터 이익을 얻을 수 있는 전력 전자 유닛(100)의 개략적인 분해도가 도시된다.

예를 들어 다이오드 및 트랜지스터와 같은 능동 전자 장치는 전기적 기능 부품(104)을 형성하도록 회로 캐리어, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(PCB)(140) 상에 조립된다. 전기적 기능 부품(104)은 입력 전원을 출력 전원으로 변환하기 위해 컨버터(예: DC-DC 또는 AC-AC) 또는 정류기(예: AC-DC 또는 DC-AC)와 같은 임의의 종류의 전력 변환 시스템일 수 있다. 전기적 기능 부품(104)은 입력 단자에 연결될 수 있는 1차 측 입력 케이블(142)을 포함한다. 2차 측에서, 컨슈머는 출력 케이블(144)을 통해 전기적 기능 부품(104)에 연결될 수 있다. 도 1은 이러한 케이블(142, 144)이 꼬임(kink) 방지 요소를 구비하고 있음을 도시한다. 이러한 꼬임 방지 요소는 케이블(142, 144)이 피드 스루(134, 136)에서 너무 급격히 구부러지는 것을 방지한다.

본 발명에 따르면, 전기적 기능 부품(104)은 쉘(102) 내부에 수용된다. 쉘(102)은 바람직하게 전기적 절연 플라스틱 재료로부터 일측 개방 박스로서 사출 성형에 의해 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 쉘(102)은 베이스(128) 및 측벽(130)을 가질 수 있다. 베이스(128)는 전기적 기능 부품(104)을 수용하기 위한 내부 칸(103) 및 측벽(130)으로 형성되는 실질적으로 직사각형 단면을 갖는다. 물론, 원형, 타원형 또는 임의의 다른 다각형과 같은 적절한 단면이 베이스(128)에 대해 선택될 수 있다. 바람직하게는, 쉘(102)은 제 1 및 제 2 단부에서 제 1 및 제 2 개구부(146, 148)를 갖는 거의 완전하게 폐쇄된 일 측 개방 박스를 형성한다.

이러한 개구부(146, 148)는 전기적 기능 부품(104)에 부착된 제 1 및 제 2 피드 스루(134, 136)를 포함하는 플러그에 의해 폐쇄된다. 제 1 및 제 2 피드 스루(134, 136)는 입력 및 출력 케이블(142, 144)을 포함한다. 또한, 각 플러그는 개구부(146, 148)에 맞는 외형을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 플러그는 전기적으로 절연되고, 유연한 바람직하게 플라스틱 재료로 형성되고, 일 측이 둥근 사각형 형상을 갖는다. 바람직하게는, 플러그는 꼬임 방지 요소를 제공한다. 물론, 임의의 다른 적합한 단면, 예를 들어 원형, 타원형 또는 다른 다각형 단면이 플러그에 대해 선택될 수 있다. 바람직하게는, 플러그는 측벽(130)을 부분적으로 수용하기위한 노치를 갖는다.

도 5에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이, 노치(132)는 쉘(102)을 둘러싼다. 도 1에 도시된 바와 같이, 노치(132)는 쉘(102)의 외주(outer periphery)에 배치된다. 바람직하게, 노치(132)는 측벽(130) 및 베이스(128)의 모서리를 따라 연장되므로, 냉각 요소(106)의 측면판(110, 112)를 쉘(102)에 부착될 수 있다.

냉각 요소(106)는 쉘(102)을 위한 덮개를 형성한다. 이는 일체형 부분 금속 시트를 스탬핑하고 벤딩함으로써 바람직하게 제조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 요소(106)는 덮개판(108), 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112)(도 1에 미도시)으로 이루어진 U자형 단면을 갖는다. 냉각 요소(106)는 예를 들어 알루미늄과 같은 높은 열 전도율을 갖는 경량의 재료로 제조되는 것이 유리하다. 냉각 요소(106)가 냉각 요소(106)의 열 방사 전력을 증가시키는 코팅을 더 포함할 수 있다는 것은 도 1에 도시되지 않았다. 이러한 코팅은 예를 들어 임의의 흑색 페인팅 또는 흑색 래커(lacquer)일 수 있다.

덮개판(108)와 측면판(110, 112) 사이의 모서리에서, 본 발명에 따른 냉각 요소(106)는 두 개의 채널(122, 138)을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 채널(122, 138)은 덮개판(108)의 서로 다른 모서리에 연결된다. 도 5 및 도 6으로부터 더 명백하게 도시되는 바와 같이, 채널(122, 138)은 냉각 요소(106)의 측면판(110, 112)에 의해 형성된 채널(122, 138)의 일측이 덮개판에서 돌출된다. 물론, 본 발명은 두 개의 채널에 한정되지 않는다. 또한, 단일 채널 또는 여러 채널이 덮개판(108)의 서로 다른 모서리(118)를 연결하도록 덮개판(108)에 형성될 수 있다. 또한, 채널은 반드시 측면판(110, 112)와 평행할 필요는 없다. 예를 들어, 채널은 덮개판(108)에서 대각선 연결을 형성할 수 있다.

덮개판(108)는 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 절단부(120)를 갖는다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 조립된 보호 하우징(100)은 절단부(120)를 통해 충전재로 채워진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 덮개판(108)는 고정 수단으로 홀(150)을 포함한다. 또한, 고정판(152)는 덮개판(108)를 쉘(102)의 측벽(130)에 기계적으로 부착시키도록 덮개판(108)에 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 전력 전자 유닛(100)의 조립된 구조는 도 2의 사시도로부터 더욱 명확해진다. 냉각 요소(106)는 쉘(102)을 덮는다. 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112, 도 2에 미도시)의 단부 영역은 쉘(102)의 노치(132)에 수용되고, 바람직하게 쉘(102)로 고정된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 냉각 요소(106)는 덮개 판(108)을 관통하는 고정 수단(151)에 의해 쉘(102)의 베이스(128)에 부착될 수 있다. 냉각 요소(106)의 고정판(152)는 예를 들어 접착제로 쉘(102)의 측벽(130)에 부착될 수 있다.

열 전도율이 높은 재료로 제조된 냉각 요소(106)의 측면판(110, 112)은 전기적 절연 재료로 제조된 쉘(102)의 측벽(130)을 덮는다. 측면판(110, 112)은 덮개판(108)에 열적으로 연결되어 냉각 요소(106)의 방열 표면이 증가된다. 결과적으로, 전력 전자 유닛(100)은 냉각 요소(106)에 의해 보다 효율적으로 냉각될 수 있다.

도 4는 조립된 전력 전자 유닛(100)의 평면도를 도시하고, 도 3은 그 단면을 도시한다. 조립된 상태에서 전기적 기능 부품(104)은 쉘(102)의 베이스(128) 상에 배치된다. 쉘(102)은 냉각 요소(106)의 덮개판(108)에 의해 덮인다. 나머지 내부 칸(103)은 절단부(120)를 통해 전기적 절연 충전재로 채워진다. 바람직하게는, 충전재는 전기 절연성, 화염 보호 주조 수지에 의해 형성된다. 충전재는 임의의 적합한 주조 수지, 예를 들어 에폭시 수지 또는 실리콘 재료를 포함할 수 있다.

도 5는 조립된 전력 전자 유닛(100)의 제 2 단면을 도시한다. 본 발명에 따른 쉘(102)은 베이스(128)로부터 연장되는 측벽(130)을 포함한다. 외주에서 쉘(102)의 베이스(128)는 노치(132)를 포함한다. 냉각 요소(106)의 측면판(110, 112)은 노치(132)에 부분적으로 삽입된다. 쉘(102)의 측벽(130)은 냉각 요소(106)에 형성된 채널(122, 138) 내로 부분적으로 삽입된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 전기적 기능 부품(104)은 열 결합 요소(126)를 포함한다. 열 결합 요소(126)는 열 전달 요소(124)에 의해 냉각 요소(106)에 열적으로 연결된다. 열 전달 요소(124)는 높은 열 전도성을 갖는 물질, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다. 일반적으로, 열 전달 요소(124)의 열 전도율은 충전재의 열 전도성 및 쉘(102)의 열 전도성보다 높다. 따라서, 전기적 기능 부품(104)에 의해 생성된 열은 냉각 요소(106)로 효율적으로 전달되고, 바람직하게 높은 열전도율을 갖는 재료로 제조되는 냉각 요소(106)로 효율적으로 분배될 수 있으며, 바람직하게 방열 강화 재료(radiation enhancing)의 코팅 층을 갖는 냉각 요소(106)에서 외부로 방출될 수 있다.

도 6은 도 5의 상세도를 도시한다. 2점 쇄선은 충전 높이 a 및 b를 나타낸다. 이들 충전 높이 및 채널(122)의 내부 표면은 하부 채널 공간(154) 및 상부 채널 공간(156)을 제한한다. 조립된 상태에서, 전력 전자 유닛(100)의 내부 칸(103)은 채널(122, 138)에서 공극(154, 156)을 남긴 채 충전재로 채워진다. 이는 도 5 및 도 6에서 충전 높이 a에 대응한다.

다른 실시예에서, 내부 칸(103)에 이외에, 채널(122, 138)은 충전재로 부분적으로 채워진다. 이는 도 5 및 도 6에서 충전 높이 b에 대응한다. 공극(156)은 채널(122, 138) 내에 남겨진다.

도 1 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 전력 전자 유닛(100)을 조립하는 과정이 아래에 설명된다.

제 1 단계에서, 인쇄 회로 기판(PCB)(140)은 전력을 변환 또는 제어하기 위한 전자 부품과 조립되어 변압기 유닛(104)을 형성한다. 바람직하게는 적어도 하나의 측벽(130)에서 연장되는 베이스(128)를 가진 쉘(102)는 바람직하게 전기적 절연성 플라스틱 재료로부터 사출 성형되어 제조된다. 쉘(102)의 측벽(130)은 적어도 하나의 피드 스루를 수용하기 위한 적어도 하나의 개구부를 더 포함할 수 있다.

다음으로, 바람직하게는 플러그를 갖는 적어도 하나의 피드 스루(134, 136)가 변압기 유닛(104)에 조립된다. 피드 스루(134, 136)는 PCB에 연결된 케이블(142, 144)을 포함한다. 변압기 유닛(104)은 쉘(102)에 삽입되어 전기적 절연성 베이스(128)에 연결된다. 바람직하게는, 플러그는 측벽(130)의 일부를 형성하여 쉘(102)이 본질적으로 일측 개방 박스의 기하학적 구조를 갖도록 한다.

다음 단계에서, 바람직하게는 일체형 금속 시트를 스탬핑하고 벤딩함으로써 제조된 냉각 요소(106)가 내부 칸(103)을 형성하는 쉘(102)에 부착된다.

바람직한 실시예에서, 열 전달 요소(124)는 열 결합 요소(126) 및 냉각 요소(106)에 삽입되어 부착된다. 예를 들어, 열 전달 요소(124)는 열 결합 요소(126) 및 냉각 요소(106)에 고정, 납땜 또는 접착된다.

일 실시예에서, 냉각 요소(106)의 덮개판(108)는 고정 수단(151), 예를 들어 나사에 의해 쉘(102)의 베이스(128)에 부착된다. 추가적으로 또는 대안 적으로, 적어도 하나의 고정판(152)는 덮개판(108)에 연결된다. 고정판(152)는 예를 들어 접착제로 또는 고정 수단에 의해 쉘(102)의 측벽(130)에 부착될 수 있다.

최종 단계에서, 충전재는 절단부(120)를 통해 내부 칸(103) 내로 채워진다. 도 5 및 도 6의 쇄선 a는 충전 높이를 나타낸다. 내부 칸(103)에 둘러싸인 공기는 채널(122, 138)을 통해 빠져 나간다. 충전재가 경화되면, 내부 칸(103)은 채널(122, 138) 내에 공극(154, 156)을 남기고 전기적으로 절연 물질로 밀봉된다. 따라서, 변압기 유닛(104)은 밀봉되고 쉘(102)에 기계적으로 고정된다.

대안적인 일 실시예에서, 고정 수단없이, 전력 전자 유닛(100)은 최종 충전 단계에서 고정된다. 냉각 요소(106)는 쉘(102)에 부착된다. 도 3을 참조하여 도시된 바와 같이, 힘 F1 및 F2가 고정판(152)에 가해지고 힘 F3이 힘 F1 및 F2에 반대되는 방향으로 베이스(128)에 가해진다. 따라서, 쉘(102) 및 냉각 요소(106)는 고정된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 냉각 장치(106)의 적어도 하나의 측면판(110,112)은 베이스(128)의 외주에 형성된 적어도 하나의 노치(132) 내로 부분적으로 연장된다. 따라서 바람직하게 냉각 장치(106)는 쉘(102)에 고정된다.

최종적으로, 충전재는 절단부(120)를 통해 내부 칸(103)에 충전된다. 도 5 및 도 6에서의 쇄선 b는 충전 높이를 나타낸다. 내부 칸(103) 내의 공기는 채널(122, 138)을 통해 빠져 나온다. 충전재가 경화될 때, 내부 칸(103) 및 채널(122, 138)의 일부는 채널(122, 138)에 공극(156)을 남기고 전기적 절연 재료로 밀봉된다. 힘(F1, F2, F3)이 더 인가되지 않더라도 경화된 충전재는 냉각 요소(106)를 쉘(102)에 접착 결합시킨다. 따라서, 추가적인 고정이 방지될 수 있다. 그러나, 당업자에 의해 전술한 바와 같은 고정 수단이 추가적으로 사용될 수 있음은 자명하다. 따라서, 조립된 전력 전자 유닛(100)의 안정성이 증가될 수 있다.

본 발명에 따른 전력 전자 유닛은 수분 및 먼지에 대해 밀봉되어 IP67 및 모든 관련 전기 안전 표준의 요건을 충족시킨다. 더욱이, 전기적 기능 부품은 밀집하여 패킹될 수 있고 발생된 열은 본 발명의 하우징에 의해 효율적으로 소산된다. 이는 견고성, 중량 및 진동 특성의 관점에서 유리하다.

도면에서, 전력 전기 유닛이 직사각형 기하학적 구조를 갖는 실시예가 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 개념은 하우징에 대한 임의의 다른 기하학적 구조를 제공할 때도 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한, 전술한 피드 스루가 상이하게 배열될 수도 있다.

부호	설명
100	전력 전자 유닛
102	쉘
103	내부 칸
104	전기적 기능 부품
106	냉각 요소
108	덮개판
110	제 1 측면판
112	제 2 측면판
118	모서리
120	절단부
122	제 1 채널
124	열 전달 요소
126	열 결합 요소
128	베이스
130	측벽
132	노치
134	제 1 피드 스루
136	제 2 피드 스루
138	제 2 채널
140	인쇄 회로 기판
142	제 1 케이블
144	제 2 케이블
146	제 1 쉘 개구부
148	제 2 쉘 개구부
150	홀
151	고정 수단
152	고정 판
154	하부 채널 공간
156	상부 채널 공간

Claims

전자 모듈 용 보호 하우징으로서,
전기적 기능 부품(104)을 수용하는 내부 칸(103)을 형성하는 쉘(shell)(102);
덮개판(108), 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112)를 포함하는 냉각요소(106)로서, 상기 제 1 측면판(110) 및 상기 제 2 측면판(112)은 상기 덮개판(108)으로부터 연장되며 서로 마주봄으로써 상기 냉각 요소의 내부 표면, 외부 표면 및 모서리(118)을 형성하고, 상기 냉각 요소(106)의 상기 내부 표면의 적어도 일부는 상기 쉘을 덮어 상기 내부 칸(103)의 덮개를 형성하는 냉각요소(106);
상기 내부 칸(103)을 전기적 절연 재료로 채우도록 상기 덮개판(108)의 일부인 적어도 하나의 절단부(120); 및
상기 덮개판(108)을 부분적으로 형성하는 적어도 하나의 제 1 채널(122)로서, 상기 제 1 채널은 상기 냉각 장치(106)의 서로 다른 모서리(118)를 연결하고, 상기 내부 칸(103)의 부피를 증가시키며, 상기 내부 칸(103)은 상기 제 1 채널(122)의 적어도 일부에 공극(void)(154, 156)을 남기며 상기 전기적 절연 재료로 채워지는 적어도 하나의 제1 채널(122);을 포함하는 보호 하우징.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 기능 부품(104)에 연결된 열 전달 요소(heat transfer element)(124) 및 열 결합 요소(heat coupling element)(126)를 더 포함하고, 상기 열 전달 요소(124)는 상기 열 결합 요소(126) 및 상기 냉각 요소(106)를 연결하는 보호 하우징.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 쉘(102)은 베이스(128)를 갖고, 상기 베이스(128)로부터 연장되는 적어도 하나의 측벽(130)을 갖는 보호 하우징.
제 3 항에 있어서,
상기 베이스(128)의 외주(outer periphery)에 배치된 적어도 하나의 노치(132)를 더 포함하고, 상기 제 1 측면판(110) 및 상기 제 2 측면판(112) 중 적어도 하나는 상기 노치(132)에 적어도 부분적으로 삽입되는 보호 하우징.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 측벽(130)의 적어도 일부는 제 1 케이블(142)을 연결하도록 적어도 하나의 제 1 피드 스루(134)를 더 포함하는 보호 하우징.
제 5 항에 있어서,
상기 측벽(130)의 적어도 일부는 제 2 케이블(144)을 위해 제 2 피드 스루(136)를 더 포함하는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 채널(122)은 상기 제 1 측면판(110)에 접하는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 덮개판(108)을 부분적으로 형성하는 제 2 채널(138)을 더 포함하고, 상기 제 2 채널(138)은 상기 냉각 장치(106)의 서로 다른 모서리(118)을 연결하고, 상기 내부 칸(103)의 부피를 증가시키고, 상기 제 2 측면판(112)에 접하는 보호 하우징.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 측벽(130)은 적어도 부분적으로 상기 제 1 채널(122) 및/또는 상기 제 2 채널(138) 내로 연장되는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 요소(106)는 높은 열 전도율을 갖는 재료로 제조되는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 요소(106)는 방열 강화(radiation enhancing) 재료 층으로 코팅되는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 요소(106)는 일체형 부분 금속 시트(one-piece part metal sheet)를 스탬핑(stamping) 및 벤딩(bending)함으로써 제조되는 보호 하우징.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쉘(102)은 전기적 절연 재료로부터 사출 성형에 의해 제조되는 보호 하우징.
전기 모듈을 조립하는 방법으로서,
전기적 기능 부품(104)을 수용하도록 내부 칸(103)을 형성하는 쉘(102)을 제공하고;
상기 내부 칸(103)에 상기 기능 부품(104)을 삽입하고;
덮개판(108), 제 1 측면판(110) 및 제 2 측면판(112)를 포함하는 냉각요소(106)를 제공하는 데에 있어서, 상기 제 1 측면판(110) 및 상기 제 2 측면판(112)은 상기 덮개판(108)으로부터 연장되며 서로 마주봄으로써 상기 냉각 요소의 내부 표면, 외부 표면 및 모서리(118)을 형성하도록 냉각요소(106)를 제공하고;
상기 냉각 요소(106)의 상기 내부 표면의 적어도 일부는 상기 쉘을 덮어 상기 내부 칸(103)의 덮개를 형성하고;
상기 내부 칸을 채울 수 있게 상기 덮개판(108)의 적어도 일부를 절단하고;
상기 덮개판(108)에 상기 냉각 장치(106)의 서로 다른 모서리(118)를 연결하고, 상기 내부 칸(103)의 부피를 증가시키는 적어도 하나의 제 1 채널(122)을 형성하고;
상기 제 1 채널(122)의 적어도 일부에 공극을 남기며 상기 내부 칸(103)을 전기적 절연 재료로 채우는; 단계를 포함하는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 전기적 기능 부품(104)에 연결된 열 전달 요소(124) 및 열 결합 요소(126)를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 열 전달 요소(124)는 상기 열 결합 요소(126) 및 상기 냉각 요소(106)를 연결하는 방법.