KR20200056128A - 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치 - Google Patents

전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200056128A
KR20200056128A KR1020180140076A KR20180140076A KR20200056128A KR 20200056128 A KR20200056128 A KR 20200056128A KR 1020180140076 A KR1020180140076 A KR 1020180140076A KR 20180140076 A KR20180140076 A KR 20180140076A KR 20200056128 A KR20200056128 A KR 20200056128A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
power
power module
cooling fluid
circuit
Prior art date
Application number
KR1020180140076A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102625685B1 (ko
Inventor
조남준
김태진
이길수
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180140076A priority Critical patent/KR102625685B1/ko
Priority to US17/052,992 priority patent/US11375645B2/en
Priority to PCT/KR2018/014343 priority patent/WO2020101091A1/ko
Publication of KR20200056128A publication Critical patent/KR20200056128A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102625685B1 publication Critical patent/KR102625685B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • 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
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치에 관한 것이다. 본 발명의 전력모듈은, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자; 및 상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 상기 전력소자의 양 측에 상기 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징;을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 상기 전력소자의 양 판면이 냉각유체와 직접 접촉되어 신속하게 냉각될 수 있다.

Description

전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치{ELECTRIC POWER MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEROF, INVERTER APPARATUS WITH ELECTRIC POWER MODULE}
본 발명은, 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전력소자 또는 전력 반도체 소자(POWER SEMICONDUCTOR DEVICE)(이하, '전력소자'로 표기함)는, 전력 장치용의 반도체 소자로서, 정류 다이오드, 전력 모스펫(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 사이리스터, 게이트 턴 오프 사이리스터(GTO), 트라이액(TRIAC) 등으로 알려져 있다.
모터의 회전 속도를 제어하는 인버터에는 통상 전원의 주파수를 변환하기 위해 상기 전력소자가 포함되어 구성된다.
상기 전력소자는, 구동 시 발열량이 크기 때문에 고온에 기인한 성능저하를 방지하기 위해 냉각장치가 구비된다.
상기 전력소자는 통상 직육면체 형상으로 구현되며, 상기 전력소자의 표면에는 냉각을 위해 소위 히트 싱크(HEAT SINK)라고 하는 방열장치가 구비된다.
상기 전력소자의 표면과 방열장치 사이에는 단열재인 공기층이 감소될 수 있도록 소위 티아이엠(TIM: Thermal Interface Material)이라고 하는 열전달물질이 삽입되기도 한다.
상기 히트 싱크는 주변의 공기에 의해 자연 냉각되거나, 또는 공기의 이동을 촉진시킬 수 있게 주변에 구비된 냉각팬에 의해 강제 냉각되기도 한다.
또한, 일부 인버터에서는, 상기 히트 싱크의 일 측에는 액체상태의 냉각유체(냉각수)와 열교환 가능하게 냉각유체의 유로가 구성되기도 한다.
또한, 다른 인버터에서는, 상기 전력소자를 냉각시키기 위해 냉동사이클에 이용되는 상변환이 가능한 냉매(REFRIGERANTS)를 이용하여 냉각시키는 방법이 이용되고 있다.
한편, 상기 전력소자는 통상 입력 전원을 제어할 수 있도록 제어회로를 구비한 게이트보드와 연결된다.
그런데, 이러한 종래의 전력소자를 구비한 인버터에 있어서는, 전력소자의 스위칭 속도가 증가할수록 발열량이 그만큼 증가하고, 상기 전력소자의 일 표면에 냉각장치를 부착하는 방법으로는 상기 전력소자가 고속 스위칭을 하게 구성된 경우, 상기 전력소자의 표면 온도를 저감 하는데 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 전력소자와 냉각장치 사이의 공기층을 제거하기 위해 삽입되는 열전달물질은 금속에 비해 열저항이 현저하게 커서 열전달속도가 금속에 비해 현저하게 낮아지기 때문에 상기 전력소자의 표면의 온도를 냉각하는데 한계가 있다고 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 전력소자는 단락(SHORT) 등 손상의 우려 때문에 도전성의 냉각유체로 직접 냉각하는 방식의 적용이 곤란하여, 열전달물질을 매개로 한 간접 냉각하는 방식이 적용되므로, 냉각을 위한 냉각부품의 크기가 증가하게 되고, 이에 기인하여 인버터의 크기가 그만큼 증가하게 된다고 하는 문제점이 있다.
특히, 차량에 사용되는 인버터의 경우, 차량(엔진룸)의 크기의 제약이 매우 심하기 때문에, 인버터의 케이스의 크기(높이)가 증가하게 될 경우, 차량의 엔진룸의 크기를 증가시키지 아니할 경우 설치가 곤란하게 될 수 있다고 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 전력소자를 구비한 인버터에 있어서는, 상기 전력소자에 연결된 게이트보드는 상기 인버터의 케이스의 내부의 공기에 의해 자연 냉각되도록 되어 있고, 상기 인버터의 케이스는 주수 절연을 위해 밀폐 상태로 유지되기 때문에, 상기 케이스의 내부의 공기의 흐름이 미약하게 된다. 이에 기인하여 상기 게이트보드에 실장된 전력소자의 냉각이 미흡하게 된다고 하는 문제점이 있다.
특히, 상기 게이트보드에 실장된 전력소자는 구조상 PIN-FIN 구조를 직접 적용할 수 없는 구조이기 때문에 열전달물질(TIM)을 매개로 한 간접 냉각방식을 적용하게 되어 냉각이 더욱 미흡하게 된다고 하는 문제점이 있다.
상기 게이트보드의 전력소자의 냉각이 미흡하게 될 경우, 고온에 의한 열저항의 증가로 상기 전력소자의 성능이 저해될 수 있다고 하는 문제점이 있다.
KR 10-0767325 B1 KR 10-2008-0096806 A KR 10-1800048 B1 KR 10-2017-0055605 A
따라서, 본 발명은, 전력소자의 양 판면을 동시에 냉각할 수 있는 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력소자를 구비한 인버터 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 열전달물질을 매개하지 아니하고 전력소자를 직접 냉각할 수 있는 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력소자를 구비한 인버터 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 높이를 낮출 수 있는 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력소자를 구비한 인버터 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 게이트보드의 냉각을 촉진할 수 있는 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력소자를 구비한 인버터 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자; 및 상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징;을 포함하는 전력모듈을 제공한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자는, 복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체; 및 상기 복수의 단자의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층;을 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 단자는, 상기 하우징의 일 측면 외부로 돌출되는 입력단자 및 상기 하우징의 타 측면 외부로 돌출되는 출력단자를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 입력단자 및 출력단자는 상기 하우징의 서로 대향된 양 측면에 각각 구비되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자는 일 측이 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측이 상기 피복층의 외부로 돌출되어 상기 냉각유체와 접촉되어 열교환되는 냉각핀을 더 포함하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자는, 표면의 온도가 서로 다른 온도 대역을 가지는 복수의 구역을 구비하고, 상기 복수의 구역 중에서 상대적으로 온도가 높은 구역에 더 많은 개수의 냉각핀이 구비되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자는, 표면의 온도가 서로 다른 온도 대역을 가지는 복수의 구역을 구비하고, 상기 냉각핀은 상기 복수의 구역 중에서 상대적으로 온도가 높은 구역의 냉각유체의 유속이 증가될 수 있게 상기 상대적으로 온도가 높은 구역에 배치된 냉각핀 사이의 거리가 상대적으로 온도가 낮은 구역에 배치된 냉각핀 사이의 거리보다 가깝게 배치되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 단자는 일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 하우징의 외부로 돌출되는 통신핀을 더 포함하고, 상기 전력소자의 입력 전원을 제어하는 제어회로를 구비하고 상기 통신핀에 연결되는 게이트보드를 더 포함하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징은, 내부에 상향 개구된 수용공간을 형성하는 제1하우징; 및 상기 제1하우징의 상부개구를 차단하게 결합되는 제2하우징;을 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 게이트보드는 상대적으로 발열량이 큰 발열소자를 구비하고, 상기 게이트보드는 상기 발열소자가 상기 제2하우징을 향하도록 배치되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제2하우징에는 상기 발열소자와 열교환가능하게 접촉되는 발열소자접촉부를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 발열소자접촉부는 금속부재로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제2하우징은 금속부재로 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 발열소자는 서로 높이 차를 가지는 복수 개로 형성되고, 상기 제2하우징은 금속부재로 형성되고, 상기 복수 개의 발열소자와 각각 접촉될 수 있게 높이차를 가지는 발열소자접촉부를 구비하게 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1하우징 및 제2하우징의 상호 접촉영역에는 두께방향을 따라 서로 맞물림 결합되는 맞물림결합부가 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 맞물림결합부는, 상기 제1하우징 및 제2하우징 중 어느 하나로부터 두께방향으로 돌출되는 결합돌기; 및 상기 제1하우징 및 제2하우징 중 다른 하나에 상기 결합돌기와 맞물림 결합되게 형성되는 결합돌기결합부를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징에는 상기 냉각유체가 유입되는 유입부 및 상기 냉각유체가 유출되는 유출부가 구비된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 일 단부에 형성되고, 상기 유출부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 타 단부에 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 일 단부에 길이방향에 대해 일 측으로 경사지게 돌출 형성되고, 상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 상기 일 단부에 길이방향에 대해 타 측으로 경사지게 돌출 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징의 길이방향을 따라 타 단부에는 상기 하우징의 내부의 냉각유체의 유로가 서로 연통되게 하는 연통부가 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징의 내부에는 내부 공간을 구획하는 구획부가 구비된다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자를 마련하는 단계; 및 상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징을 형성하는 단계;를 포함하는 전력모듈의 제조방법이 제공된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자를 마련하는 단계는, 복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 연결하여 회로소자결합체를 형성하는 단계; 및 상기 복수의 단자의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체를 감싸게 피복층을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징을 형성하는 단계는, 상기 전력소자의 둘레에 내부에 상향 개구된 수용공간을 형성하는 제1하우징을 형성하는 단계; 상기 제1하우징의 상부개구를 차단하게 결합되는 제2하우징을 마련하는 단계; 및 상기 제2하우징을 상기 제1하우징에 결합하는 단계;를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 하우징을 형성하는 단계; 이후에 상기 전력소자의 입력 전원을 제어하는 회로를 구비한 게이트보드를 연결하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 게이트보드는 상대적으로 발열량이 큰 발열소자를 구비하고, 상기 게이트보드를 연결하는 단계 이전에, 상기 제1하우징을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트보드의 발열소자와 열교환 가능하게 접촉되는 발열소자접촉부를 형성하는 단계;를 구비하고, 상기 게이트보드를 연결하는 단계에서는 상기 발열소자접촉부와 상기 발열소자가 접촉될 수 있게 상기 게이트보드를 배치하는 단계;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 케이스; 상기 케이스의 내부에 구비되고, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자 및 상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징을 포함하는 전력모듈; 및 상기 케이스의 내부에 구비되고 상기 전력모듈에 직류전원을 제공하는 디시링크 커패시터;를 포함하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치가 제공된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전력소자는, 복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체; 상기 회로소자결합체의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층; 및 일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 피복층의 외부로 돌출되는 복수의 핀;을 구비하고, 상기 복수의 단자는, 일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 하우징의 일 측면의 외부로 돌출되어 상기 디시링크 커패시터에 연결되는 입력단자를 구비하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 단자는 상기 하우징의 반대 측면 외부로 돌출되는 출력단자를 더 포함하여 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 단자는 상기 하우징의 측면부의 외부로 돌출되고 상향 절곡되는 통신핀을 더 포함하고, 상기 통신핀에 연결되고 상기 전력소자의 입력전원을 제어할 수 있게 제어회로를 구비한 게이트보드를 더 포함하고, 상기 게이트보드는 발열소자를 구비하고 상기 발열소자가 상기 하우징에 접촉되게 배치되게 구성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 게이트보드에 연결되어 상기 전력소자의 스위칭파형을 제어하는 컨트롤보드를 더 포함하고, 상기 게이트보드와 상기 케이스의 사이 또는 상기 컨트롤보드와 상기 케이스의 사이에 구비되는 절연부재를 더 포함하여 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력소자의 양 측에 냉각유체(냉각수)가 직접 접촉되어 열교환되게 구성됨으로써, 전력소자의 냉각이 현저하게 촉진될 수 있다.
또한, 전력소자의 양 측에 냉각유체(냉각수)가 직접 접촉되게 구성됨으로써, 히트싱크 및 히트싱크와 전력소자 사이에 삽입되는 금속에 비해 열저항이 현저하게 큰 열전달물질의 사용을 모두 배제할 수 있어, 상기 전력소자의 냉각 속도가 현저하게 증대될 수 있다.
또한, 전력소자의 전원이 입력 및 출력되는 입력단자 및 출력단자를 하우징의 서로 반대면에 각각 배치되게 구성함으로써, 상기 입력단자 및 출력단자에 각각 연결되는 입력케이블 및 출력케이블의 거리를 각각 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 전력소자는, 복수의 회로소자, 상기 복수의 회로소자를 감싸는 피복층 및 일 측은 상기 복수의 회로소자에 연결되고 타 측은 상기 피복층의 외부로 돌출되어 상기 냉각유체에 접촉되는 냉각핀을 구비하게 구성됨으로써, 상기 복수의 회로소자의 냉각이 촉진될 수 있다.
또한, 상기 전력소자는 상기 복수의 회로소자 중 상대적으로 발열량이 큰 회로소자의 표면에 더 많은 냉각핀이 배치되게 함으로써, 상기 전력소자의 표면의 온도 편차 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 전력소자는 상기 복수의 회로소자 중 상대적으로 발열량이 큰 회로소자의 표면에 배치되는 냉각핀 사이의 거리가 상대적으로 발열량이 작은 회로소자의 표면에 배치되는 냉각핀 사이의 거리보다 작게 배치되게 구성됨으로써, 상기 상대적으로 발열량이 큰 회로소자의 표면의 냉각유체의 유속이 증가되어 냉각이 촉진될 수 있다.
또한, 하우징은, 상호 결합되어 내부에 유로를 형성하는 제1하우징 및 제2하우징을 구비하고, 상기 제2하우징은 금속부재로 구성함으로써, 이엠아이(EMI) 차폐판의 사용을 배제할 수 있다.
또한, 상기 하우징에 게이트보드의 발열소자가 접촉되어 직접 열교환되게 구성함으로써, 상기 게이트보드의 발열소자의 냉각이 현저하게 증대될 수 있다.
또한, 상기 하우징에는 상기 게이트보드의 발열소자와 접촉되는 발열소자접촉부를 구비함으로써, 상기 게이트보드의 발열소자를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 하우징은, 상호 결합되는 제1하우징 및 제2하우징을 구비하고, 상기 제1하우징 및 제2하우징은 맞물림결합부를 구비하게 구성됨으로써, 상기 제1하우징 및 제2하우징의 결합을 위한 고정부재(볼트, 스크류)의 사용을 배제할 수 있다.
이에 의해, 상기 전력소자의 핀의 배치 공간이 확보되어 핀의 배치가 용이하게 될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 일 단부에 냉각유체가 유입되는 유입부 및 냉각유체가 유출되는 유출부를 구비하게 구성됨으로써, 상기 냉각유체가 상기 하우징의 내부를 왕복하게 되어 상기 하우징의 내부 전력소자의 냉각이 균일하게 될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 내부에 내부 공간을 구획하는 구획부를 마련함으로써, 상기 냉각유체의 유동방향을 전환하여 상기 전력소자의 냉각이 균일하게 될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 내부에 내부 공간을 구획하는 구획부를 마련함으로써, 내부의 냉각유체의 유로의 연장되고, 상기 냉각유체와 상기 전력소자의 열교환(시간)이 증대되어 상기 전력소자의 냉각효과가 현저하게 증대될 수 있다.
또한, 인버터의 케이스와 게이트보드 및/또는 컨트롤보드 사이에 절연부재를 개재시킴으로써, 상기 게이트보드 및/또는 상기 컨트롤보드와 상기 인버터케이스의 절연을 위한 이격거리(연면거리)를 감축시킬 수 있어, 상기 인버터케이스의 바닥면적을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력모듈을 구비한 인버터 장치의 단면도,
도 2는 도 1의 전력모듈의 사시도,
도 3은 도 1의 전력모듈 영역의 분리사시도,
도 4는 도 2의 맞물림결합부영역의 단면도,
도 5는 도 3의 전력소자의 사시도,
도 6은 도 5의 전력소자의 평면도,
도 7은 도 3의 전력소자가 제거된 상태의 제1하우징의 사시도,
도 8은 도 7의 제1하우징의 평면도,
도 9는 도 2의 전력모듈의 단면도,
도 10은 도 9의 제2하우징의 변형례,
도 11은 도 3의 전력소자의 변형례,
도 12는 도 11의 전력소자의 사시도,
도 13은 도 12의 전력소자의 평면도,
도 14는 도 11의 제1하우징의 사시도,
도 15는 도 14의 제1하우징의 평면도,
도 16은 도 1의 컨트롤보드와 케이스의 접촉영역의 확대단면도,
도 17은 도 3의 하우징의 변형례,
도 18은 도 17의 ⅩⅧ-ⅩⅧ 선에 따른 단면도,
도 19는 도 17의 ⅩⅨ-ⅩⅨ선에 따른 단면도,
도 20은 도 17의 하우징의 변형례,
도 21은 도 20의 유입측의 내부를 도시한 도면,
도 22는 도 20의 유출측의 내부를 도시한 도면,
도 23은 도 3의 하우징의 변형례,
도 24는 도 23의 내부를 도시한 도면,
도 25는 도 23의 하우징의 변형례,
도 26은 도 25의 내부를 도시한 도면,
도 27은 도 4의 전력소자의 내부를 모식적으로 도시한 도면,
도 28은 도 4의 전력소자의 변형례,
도 29는 도 4의 전력소자의 다른 변형례,
도 30은 도 4의 전력소자의 또 다른 변형례이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서는, 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력모듈을 구비한 인버터 장치의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력모듈을 구비한 인버터 장치(Inverter)는, 케이스(Case)(110), 전력모듈(Power Module)(150) 및 디시링크 커패시터(DC Link Capacitor)(390)를 구비한다.
상기 케이스(110)는, 내부에 수용공간이 형성되며, 대략 직육면체 형상으로 구현된다. 상기 케이스(110)는, 예를 들면, 상향 개구된 케이스본체(111) 및 상기 케이스본체(111)의 상부개구를 개폐하는 케이스커버(115)를 구비한다. 상기 케이스본체(111) 및 상기 케이스커버(115)는, 예를 들면, 상호 결합 시 주수절연이 가능하도록 밀폐가능하게 구성될 수 있다.
상기 케이스(110)의 내부에는 전력모듈(150)이 구비된다. 상기 전력모듈(150)은, 전력소자(전력 반도체 소자, Power Semiconductor)(160) 및 하우징을 구비하여 구성된다. 상기 전력모듈(150)의 일 측(입력측)에는 상기 전력모듈(150)에 직류전원(Direct Current)을 제공하는 디시링크 커패시터(390)가 구비된다. 상기 전력모듈(150)의 상측에는 게이트보드(Gate Board)(400)가 구비된다. 상기 게이트보드(400)의 상측에는 컨트롤보드(Control Board)(450)가 구비된다. 상기 게이트보드(400)와 상기 컨트롤보드(450)는 상호 통신 가능하게 통신선(460)으로 연결될 수 있다. 상기 통신선(460)은 예를 들면, 케이블이나 플렉시블 피시비로 구현될 수 있다. 상기 전력모듈(150)의 타 측(출력측)에는 출력전원을 감지하는 감지센서(500)가 구비된다.
도 2는 도 1의 전력모듈의 사시도이고, 도 3은 도 1의 전력모듈 영역의 분리사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전력모듈(150)은, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자(160); 및 상기 전력소자(160)를 내부에 수용하되, 상기 전력소자(160)의 양 측에 냉각유체(L)가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체(L)의 유로(205)를 형성하는 하우징(200);을 구비한다.
상기 하우징(200)은, 예를 들면, 대략 폭에 비해 얇은 두께를 구비한 직육면체 형상으로 구현될 수 있다. 상기 하우징(200)은, 예를 들면, 두께방향을 따라 상호 결합되는 제1하우징(210) 및 제2하우징(260)을 구비한다. 상기 하우징(200)은, 예를 들면, 합성수지부재로 형성될 수 있다. 상기 하우징(200)은, 상기 냉각유체(L)가 내부로 유입되는 유입부(241) 및 상기 냉각유체(L)가 유출되는 유출부(245)를 구비할 수 있다. 상기 하우징(200)은, 예를 들면, 길이방향을 따라 일 단부에 상기 유입부(241)가 형성되고 타 단부에 상기 유출부(245)가 형성될 수 있다. 상기 하우징(200)의 양 단부(단변부)에는 길이방향을 따라 외측으로 볼록하게 돌출된 돌출부(235)가 각각 형성될 수 있다. 상기 각 돌출부(235)의 내부에 상기 유입부(241) 및 유출부(245)가 각각 형성될 수 있다.
상기 제1하우징(210)은, 예를 들면, 합성수지부재로 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은 내부에 상향 개구된 수용공간이 형성되게 구성될 수 있다. 상기 제2하우징(260)은, 예를 들면, 상기 제1하우징(210)의 상부개구를 개폐할 수 있게 판상으로 형성될 수 있다.
상기 제2하우징(260)은, 예를 들면, 금속부재로 형성될 수 있다. 상기 제2하우징(260)은, 예를 들면, 알루미늄(Aluminium)부재로 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 하우징(200)의 내부로 노이즈(noise)가 유입되는 것을 차폐하는 이엠아이(EMI; Electro Magnetic Interference) 차폐판의 사용이 배제될 수 있다.
상기 제1하우징(210)은 상기 전력소자(160)의 양 측(도면상 상측 및 하측)에 냉각유체(L)의 유로(205)가 각각 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징(200)은 두께방향을 따라 내부 중간지점(높이)에 상기 전력소자(160)가 구비되고, 상기 전력소자(160)의 상측 및 하측에 냉각유체(L)의 유로(205)가 각각 형성될 수 있는 정도의 두께를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 예를 들면, 상향 개구됨과 아울러 하향 개구되게 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 저부면은 상기 케이스(110)에 접촉되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 하우징(200)의 하부 개구는 상기 케이스(110)에 의해 차단될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 상단부 및 하단부에는 기밀부재(301)가 각각 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 하우징(200)의 내부의 냉각유체(L)의 누설이 방지될 수 있다.
상기 기밀부재(301)는, 예를 들면, 고무부재로 형성될 수 있다. 상기 기밀부재(301)는, 상기 제1하우징(210)의 둘레에 대응되는 폐루프(closed loop) 형상으로 구현될 수 있다. 상기 기밀부재(301)는 긴 타원형 고리형상을 구비할 수 있다. 상기 기밀부재(301)는, 상기 제1하우징(201)의 상단면 형상 및 하단면 형상에 각각 대응되는 폐루프 형상으로 각각 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기밀부재(301)는 상기 제1하우징(210)의 저부면과 상기 케이스(110)의 저부면의 사이에 삽입될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1하우징(210)과 상기 케이스(110) 사이의 틈새가 차단되어 냉각유체(L)의 누설이 방지될 수 있다. 상기 기밀부재(301)는 상기 제1하우징(210)의 상단면과 상기 제2하우징(260)의 사이에 삽입될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1하우징(210)과 상기 제2하우징(260) 사이의 틈새가 차단되어 냉각유체(L)의 누설이 방지될 수 있다.
상기 하우징(200)에는, 상기 인버터의 케이스(110)에 결합될 수 있게 결합부(270)가 구비될 수 있다. 상기 결합부(270)는, 예를 들면, 상기 하우징(200)으로부터 외측으로 각각 돌출되게 구성될 수 있다. 상기 결합부(270)는, 상기 하우징(200)의 각 모서리영역에 형성되는 제1결합부(272)를 구비할 수 있다. 상기 결합부(270)는, 상기 하우징(200)의 중앙영역에 구비되는 제2결합부(275)를 구비할 수 있다.
상기 제1결합부(272)는, 상기 제1하우징(210) 및 제2하우징(260)의 각 모서리에 각각 구비될 수 있다. 상기 각 제1결합부(272)에는 고정부재가 삽입될 수 있게 관통공(273)이 관통 형성될 수 있다. 상기 제2결합부(275)는 상기 제2하우징(260)의 양 측 장변부의 중앙에 각각 형성될 수 있다. 상기 각 제2결합부(275)에는 고정부재가 각각 삽입결합될 수 있게 관통공(276)이 각각 관통 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 제1결합부(272)는 제2하우징(260)의 제1결합부(272)와 상호 접촉될 수 있도록 상기 제2결합부(275)에 비해 두꺼운 두께를 구비하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1결합부(272)가 4개 형성되고, 상기 제2결합부(275)가 4개 형성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다. 여기서, 상기 제2하우징(260)에는 상기 제2결합부(275)가 형성되지 아니하므로, 상기 제2하우징(260)의 측면 공간의 활용도가 증가될 수 있다.
상기 케이스(110)에는 상기 하우징(200)의 결합부(270)를 통과한 고정부재(예를 들면, 볼트 또는 스크류)가 결합될 수 있게 고정부재결합부(121)가 각각 구비될 수 있다. 상기 고정부재결합부(121)는, 예를 들면, 상기 고정부재의 수나사부에 나사결합될 수 있게 암나사부를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 케이스(110)에는 상기 유입부(241) 및 유출부(245)와 각각 연통될 수 있게 연통공(123)이 각각 관통 형성될 수 있다. 상기 연통공(123)에는, 예를 들면, 냉각유체(L)의 순환유로와 연결되는 연결관(125)이 각각 연결될 수 있다. 상기 냉각유체(L)의 순환유로에는 상기 냉각유체(L)를 냉각시키는 냉각유닛(미도시)이 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 인버터 장치는, 차량에 구비되고, 상기 냉각유체(L)는 상기 차량의 냉각수일 수 있다. 상기 냉각유닛은, 예를 들면, 상기 차량의 라디에이터(Radiator)일 수 있다.
한편, 상기 제1하우징(210) 및 제2하우징(260)은 두께방향을 따라 상호 맞물림될 수 있게 맞물림결합부(280)를 구비할 수 있다.
도 4는 도 2의 맞물림결합부영역의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 맞물림결합부(280)는, 상기 제1하우징(210) 및 제2하우징(260) 중 어느 하나로부터 두께방향으로 돌출되는 결합돌기(282); 및 상기 제1하우징(210) 및 제2하우징(260) 중 다른 하나에 상기 결합돌기(282)와 맞물림 결합되게 형성되는 결합돌기결합부(287)를 구비하여 구성된다. 상기 결합돌기(282)는, 예를 들면, 상기 제2하우징(260)에 형성될 수 있다. 상기 제2하우징(260)의 양 측(양 측 장변부)에는 두께방향을 따라 하향 돌출된 복수의 결합돌기(282)가 각각 형성되어 있다.
상기 각 결합돌기(282)의 내측 단부영역에는 내측(상기 하우징(200)의 폭방향)으로 각각 돌출된 걸림턱(284)이 각각 형성될 수 있다. 상기 각 결합돌기(282)의 단부에는 경사진 안내경사면(285)이 각각 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 양 측(양 측 장변부)영역에는 상기 각 결합돌기(282)에 대응되게 내측으로 함몰된 결합돌기결합부(287)가 각각 형성될 수 있다. 상기 각 결합돌기결합부(287)에는, 예를 들면, 상기 각 결합돌기(282)의 걸림턱(284)이 각각 수용 결합될 수 있게 함몰 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 걸림턱(284)이 상기 결합돌기결합부(287)의 내부에 수용된 경우, 상기 결합돌기결합부(287)의 일 측면(도면상 상부면)에 접촉되어 두께방향으로 상호 맞물림 결합됨으로써, 상기 제2하우징(260)이 상기 제1하우징(210)으로부터 불시에 분리되는 것이 방지될 수 있다.
도 5는 도 3의 전력소자의 사시도이고, 도 6은 도 5의 전력소자의 평면도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)는 복수 개로 구현될 수 있다. 상기 전력소자(160)는, 예를 들면, 3개로 구현될 수 있다. 상기 각 전력소자(160)는, 예를 들면, 복수의 단자(180)를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체(162); 및 상기 복수의 단자(180)의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체(162)의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층(168);을 각각 구비하여 구성될 수 있다.
상기 회로소자결합체(162)는, 예를 들면, 상기 복수의 회로소자를 구비하여 입력전원의 주파수 변환이 가능하게 스위칭회로로 구성될 수 있다. 상기 복수의 회로소자는, 예를 들면, 4개의 스위칭소자(164) 및 4개의 다이오드(diode)(166)를 구비하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 스위칭소자(164)는, 예를 들면, 아이지비티(IGBT: Insulated/Isolated Gate bi-polar Transistor)라고 하는 절연 게이트 양극성 트랜지스터로 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전력소자(160)가 4개의 스위칭소자(164) 및 4개의 다이오드(166)를 구비하여 구성된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고 그 개수는 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.
상기 복수의 단자(180)는, 예를 들면, 상기 하우징(200)의 일 측면 외부로 돌출되는 입력단자(182) 및 상기 하우징(200)의 타 측면 외부로 돌출되는 출력단자(184)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 입력단자(182) 및 출력단자(184)는 서로 대향된 두 측면에 각각 배치되게 구성될 수 있다.
상기 입력단자(182)는 상기 하우징(200)의 일 측벽을 통과하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 출력단자(184)는 상기 하우징(200)의 대향 측벽을 통과하여 외부로 노출되게 구성될 수 있다. 상기 입력단자(182)는 상기 디시링크 커패시터(390)에 통전 가능하게 연결될 수 있다. 이에 의해, 상기 전력소자(160)는 상기 디시링크 커패시터(390)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다. 상기 출력단자(184)에는 도시않은 출력케이블(예를 들면, 모터의 리드선(전원선))이 통전 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 입력단자(182)와 상기 디시링크 커패시터(390)의 연결거리가 현저하게 단축될 수 있다. 또한, 상기 출력케이블과 주변 부품(예를 들면, 상기 입력단자(182), 상기 디시링크 커패시터(390)와의 간섭 발생이 억제될 수 있다.
상기 복수의 단자(180)는, 예를 들면, 일 측은 상기 회로소자결합체(162)에 연결되고 타 측은 상기 하우징(200)의 외부로 돌출되는 통신핀(186)을 구비할 수 있다. 상기 통신핀(186)은, 예를 들면, 상기 전력소자(160)의 대향된 양 측면에 각각 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 통신핀(186)은 상기 각 회로소자(스위칭소자(164), 다이오드(166))로부터 수평방향으로 연장되어 상기 전력소자(160)의 서로 대향 된 양 측면(도면상 전방 및 후방)으로 돌출된 후, 상기 전력소자(160)의 두께방향을 따라 상향 절곡되게 구성될 수 있다. 이는 상기 전력소자(160)의 상측에 구비되는 게이트보드(400)와 상기 각 회로소자를 통신 가능하게 연결하기 위함이다. 이에 의해, 상기 각 회로소자의 제어를 통해 각 전력소자(160)의 회로소자에 입력되는 직류전원이 원하는 주파수의 교류전원으로 변환될 수 있다.
상기 각 전력소자(160)는 두께방향을 따라 양 측(도면상 상측 및 하측)으로 각각 돌출된 복수의 냉각핀(188)을 구비할 수 있다. 이에 의해, 상기 전력소자(160)와 상기 냉각유체(L)의 접촉면적이 증가하게 되어 상기 전력소자(160)의 냉각이 촉진될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전력소자(160)는, 일 측이 상기 회로소자결합체(162)에 연결되고 타 측이 상기 피복층(168)의 외부로 돌출되어 상기 냉각유체(L)와 접촉되어 열교환되는 냉각핀(188)을 구비하여 각각 구성된다. 상기 냉각핀(188)은, 예를 들면, 상기 전력소자(160)의 양 판면(상부면 및 저부면)으로부터 두께방향을 따라 양 측(상측 및 하측)으로 각각 돌출되게 구성될 수 있다. 상기 냉각핀(188)은 냉각유체(L)와 직접 접촉되어 열교환됨으로써 상기 전력소자(160)를 더욱 신속하게 냉각시킬 수 있다.
상기 각 전력소자(160)는, 예를 들면, 복수의 단자(180)를 구비하고 회로를 구성하는 상기 복수의 회로소자를 연결하여 회로소자결합체(162)를 형성하고, 상기 복수의 단자(180)의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체(162)를 감싸게 피복층(168)을 형성함으로써, 각각 구성(제조)될 수 있다.
상기 복수의 회로소자는, 예를 들면, 대략 정사각형 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 4개의 스위칭소자(164)(아이지비티)를 평면상에 상기 정사각형의 3모서리에 대응되게 "ㄱ"형상으로 배치하고, 상대적으로 크기가 작은 4개의 다이오드(166)를 사각형 형상으로 배치하여 상기 정사각형의 나머지 1개의 모서리영역에 배치하여 대략 정사각형상으로 배치되게 할 수 있다. 상기 복수의 회로소자는 미리 설정된 패턴으로 서로 연결하면 주파수 변환 회로를 구성하는 상기 회로소자결합체(162)가 구성될 수 있다. 상기 회로소자결합체(162)에는 상기 주파수 변환 회로에 전원이 입력 및 출력될 수 있게 입력단자(182) 및 출력단자(184)가 각각 연결될 수 있다.
상기 회로소자결합체(162)는 상기 복수의 회로소자에 연결되는 통신핀(186)을 각각 구비할 수 있다. 상기 회로소자결합체(162)는 상기 복수의 회로소자의 냉각을 위한 냉각핀(188)을 구비할 수 있다. 상기 냉각핀(188)은, 예를 들면, 상기 회로소자결합체(162)의 양 판면(도면상 상부면 및 저부면)으로부터 두께방향을 따라 각각 돌출되고 일 방향으로 각각 연장되게 각각 구성될 수 있다. 상기 냉각핀(188)은, 예를 들면, 상기 냉각유체(L)의 이동방향을 따라 연장되게 각각 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 냉각핀(188)은 상기 전력소자(160)의 양 판면에 얇은 판 상으로 4개씩 각각 형성된 경우를 예시하고 있으나, 그 크기 및 모양은 적절히 조절될 수 있다.
상기 각 전력소자(160)는, 상기 회로소자결합체(162)에 연결된 복수의 단자(180)(입력단자(182), 출력단자(184), 통신핀(186) 및 냉각핀(188))의 각 단부가 외부에 각각 노출되게 상기 회로소자결합체(162)를 감싸게 배치하여 피복층(168)을 각각 형성할 수 있다.
상기 피복층(168)은, 예를 들면, 합성수지부재를 상기 회로소자결합체(162)의 둘레에 사출 성형하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 각 전력소자(160)는 상기 회로소자결합체(162)가 물과 같은 도전성 물질과 직접 접촉되는 것을 억제할 수 있어 전기절연성능이 각각 구비될 수 있다.
도 7은 도 3의 전력소자가 제거된 상태의 제1하우징의 사시도이고, 도 8은 도 7의 제1하우징의 평면도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1하우징(210)의 내부에는 상기 각 전력소자(160)의 수용공간 및 상기 각 전력소자(160)의 양 측(상측 및 하측)에 각각 형성되는 냉각유체(L)의 유로(205)가 구비될 수 있다. 상기 전력소자(160)의 하측에는 하부유로(206)가 구비되고, 상기 전력소자(160)의 상측에는 상부유로(207)가 구비될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 예를 들면, 상기 각 전력소자(160)의 둘레에 합성수지부재를 사출 성형하여 구현될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 예를 들면, 상하로 각각 개방되게 형성될 수 있다.
상기 제1하우징(210)은, 대략 직육면체 형상으로 구현될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 상기 3개의 전력소자(160)가 동일 평면상에 일 방향으로 이격 배치된 상태로 내부에 수용되는 길이를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 예를 들면, 2개의 장변부 및 2개의 단변부를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은, 상기 각 전력소자(160)의 4개의 변의 가장자리를 미리 설정된 폭으로 각각 감싸는 테두리피복부(230)를 각각 구비할 수 있다. 이에 의해, 상기 3개의 전력소자(160)의 양 판면(도면상 상부면 및 저부면)은 각각 노출되어 상기 냉각유체(L)와 직접 접촉되어 상기 냉각유체(L)와 직접 열교환됨으로써 보다 신속하게 냉각될 수 있다. 상기 3개의 전력소자(160)의 사이에는, 예를 들면, 2개의 전력소자(160)의 단부가 동시에 삽입되어 피복되는 2개의 공통 테두리피복부(230)가 형성될 수 있다. 상기 테두리피복부(230)는 상기 제1하우징(210)의 두께방향을 따라 전체 높이의 중간 지점에 형성될 수 있다.
상기 테두리피복부(230)의 상측 및 하측에 상기 냉각유체(L)의 유로(205)가 각각 구비될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 길이방향을 따라 일 단부(도면상 우측 단부)에는 냉각유체(L)가 내부로 유입되는 유입부(241)가 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 길이방향을 따라 타 단부(도면상 좌측 단부)에는 상기 냉각유체(L)가 외부로 유출되는 유출부(245)가 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210)의 양 단부의 내측영역에는 상기 테두리피복부(230)가 상기 각 돌출부(235)의 내측까지 수평방향으로 연장형성되고, 상기 유입부(241) 및 유출부(245)는, 예를 들면, 상기 테두리피복부(230)의 각 연장부를 원통형상으로 각각 관통하여 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 유입부(241)측으로 유입된 냉각유체(L)는 상기 테두리피복부(230)의 상측 및 하측을 각각 경유하여 상기 제1하우징(210)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다. 상기 유입부(241)를 통해 상기 하우징(200)의 내부로 유입되고 상기 3개의 전력소자(160)를 냉각시키며 이동된 냉각유체(L)는 상기 유출부(245)를 통해 상기 하우징(200)의 외부로 유출될 수 있다.
도 9는 도 2의 전력모듈의 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)의 통신핀(186)에는 게이트보드(400)가 연결될 수 있다. 상기 게이트보드(400)는, 예를 들면, 상기 하우징(200)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 게이트보드(400)는 상대적으로 발열량이 큰 발열소자(410)를 구비하고, 상기 게이트보드(400)는 상기 발열소자(410)가 상기 하우징(200)을 향하게 배치될 수 있다. 상기 게이트보드(400)는 상기 발열소자(410)가 상기 하우징(200)에 접촉되게 결합될 수 있다. 이에 의해, 상기 게이트보드(400)의 발열소자(410)가 냉각유체(L)에 의해 냉각되어 상대적으로 표면 온도가 낮은 하우징(200)과 직접 접촉되어 상기 발열소자(410)의 냉각이 촉진될 수 있다.
상기 하우징(200)은, 상기 제1하우징(210) 및 제2하우징(260)을 구비할 수 있다. 상기 제2하우징(260)은 금속부재로 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 냉각유체(L)와 상기 발열소자(410) 간의 열전달이 더욱 신속하게 이루어질 수 있다. 상기 제2하우징(260)은, 상기 게이트보드(400)의 발열소자(410)와 접촉되는 발열소자접촉부(265)를 구비할 수 있다. 상기 발열소자(410)는, 예를 들면, 서로 다른 높이를 가지는 복수 개로 구성될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(265)는 높이차(ΔH)를 가지는 상기 복수의 발열소자(410)와 각각 접촉될 수 있게 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 발열소자접촉부(265)는, 예를 들면, 높이차(ΔH)를 가지게 계단상으로 형성되는 제1발열소자접촉부(266a) 및 제2발열소자접촉부(266b)를 구비할 수 있다. 상기 제1발열소자접촉부(266a)는 상대적으로 높은 높이(H1)를 구비할 수 있다. 상기 제2발열소자접촉부(266b)는 상대적으로 낮은 높이(H2)를 구비할 수 있다. 이에 의해, 상기 게이트보드(400)의 판면으로부터 서로 다른 높이를 가지게 각각 돌출되는 발열소자의 표면에 각각 접촉이 가능하여 상기 복수의 발열소자(410)의 냉각이 더욱 촉진될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(265)와 상기 발열소자(410)들 사이에는, 예를 들면, 열전달물질(380)이 삽입될 수 있다. 이에 의해, 상기 발열소자접촉부(265)와 상기 발열소자(410) 사이의 공기(공기량)가 감소되어 열전달이 촉진될 수 있다.
도 10은 도 9의 제2하우징의 변형례이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제2하우징(260a)은 대략 합성수지부재를 판 형상으로 형성하여 구성될 수 있다. 상기 제2하우징(260a)은 상기 게이트보드(400)의 발열소자(410)와 접촉될 수 있게 발열소자접촉부(267)를 구비할 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)는, 예를 들면, 금속부재로 형성될 수 있다. 상기 제2하우징(260a)은, 예를 들면, 판 형상의 바디(261)와, 상기 바디(261)에 구비되는 발열소자접촉부(267)를 구비하여 구성될 수 있다.
상기 바디(261)는, 예를 들면, 합성수지부재로 형성되고, 상기 발열소자접촉부(267)는 금속부재로 형성될 수 있다. 상기 제2하우징(260a)은, 예를 들면, 상기 발열소자접촉부(267)를 인서트(insert) 사출하여 구성될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)는, 상기 게이트보드(400)의 발열소자(410)의 높이에 대응되게 서로 다른 높이를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)는, 예를 들면, 금속부재로 미리 설정된 두께를 구비하는 판상의 발열소자접촉부본체(268) 및 상기 발열소자접촉부본체(268)로부터 돌출된 복수의 방열핀(269)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 발열소자접촉부본체(268)는 상기 바디(261)의 외면에 배치되고, 상기 방열핀(269)은 상기 바디(261)를 관통하여 상기 바디(261)의 내부의 냉각유체(L)와 접촉되게 구성될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)는 서로 높이차(ΔH)를 가지게 복수 개로 구성될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)는 상대적으로 높은 높이(H1)를 가지는 제1발열소자접촉부(267a) 및 상대적으로 낮은 높이(H2)를 가지는 제2발열소자접촉부(267b)를 구비할 수 있다. 상기 발열소자접촉부본체(268)는 상기 바디(261)로부터 서로 다른 높이를 가지게 각각 배치될 수 있다. 상기 발열소자접촉부(267)와 상기 발열소자(410) 사이에는 전술한 바와 같이 열전달물질(380)이 구비될 수 있다. 이에 의해, 상기 발열소자접촉부(267)와 상기 발열소자(410) 사이의 공기(공기량)가 감소되어 열전달이 촉진될 수 있다.
도 11은 도 3의 전력소자의 변형례이고, 도 12는 도 11의 전력소자의 사시도이며, 도 13은 도 12의 전력소자의 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 전력모듈(150)은, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자(160a); 및 상기 전력소자(160a)를 내부에 수용하되, 상기 전력소자(160a)의 양 측에 냉각유체(L)가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체(L)의 유로(205)를 형성하는 하우징(200);을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 전력소자(160a)는, 예를 들면 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 단일체로 형성될 수 있다. 상기 전력소자(160a)는, 예를 들면, 복수의 단자(180)를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체(162); 및 상기 복수의 단자(180)의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체(162)의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층(168);을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 회로소자결합체(162)의 일 측면에는 입력단자(182a)가 구비되고, 상기 회로소자결합체(162)의 타 측면에는 복수의 출력단자(184a)가 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 입력단자(182a)는 1개로 구현되고, 출력단자(184a)는 3개로 구현되어 있다. 본 실시예에서, 회로소자결합체(162)는 3개로 구현되고, 피복층(168)은 1개로 구현된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 회로소자결합체(162)의 양 판면에는 복수의 냉각핀(188)이 각각 구비될 수 있다. 본 실시예의 냉각핀(188)은, 예를 들면, 상기 3개의 회로소자결합체(162)의 표면에 동시에 4개의 냉각핀(188)이 각각 구비되게 구성될 수 있다. 상기 4개의 냉각핀(188)은 상기 피복층(168)의 길이에 대응되게 연장된 긴 길이를 구비하게 각각 구성될 수 있다. 상기 회로소자결합체(162)의 양 측면에는 복수의 통신핀(186)이 각각 구비될 수 있다.
상기 하우징(200)은, 내부에 수용공간을 형성하는 상향 개구된 제1하우징(210a) 및 상기 제1하우징(210a)의 상부개구를 차단하는 제2하우징(260)을 구비하여 구성될 수 있다.
도 14는 도 11의 제1하우징의 사시도이고, 도 15는 도 14의 제1하우징의 평면도이다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제1하우징(210a)은, 예를 들면, 상기 단일체로 된 전력소자(160a)를 내부에 수용하고, 상기 전력소자(160a)의 양 측(도면상 상측 및 하측)에 냉각유체(L)의 유로(205)가 각각 형성되게 구성될 수 있다. 상기 제1하우징(210a)은, 예를 들면, 2개의 장변부 및 2개의 단변부를 구비한 직육면체 형상을 구비할 수 있다. 본 실시예의 상기 제1하우징(210a)은, 예를 들면, 상하 양측으로 각각 개방되게 형성될 수 있다. 상기 제1하우징(210a)의 내부에는 상기 전력소자(160a)의 4 변부의 테두리를 미리 설정된 폭으로 각각 감싸게 테두리피복부(230)가 형성될 수 있다. 상기 단일의 전력소자(160a)의 양 판면(도면상 상부면 및 저부면)은 상기 냉각유체(L)와 직접 접촉되어 상기 냉각유체(L)와 직접 열교환됨으로써 신속하게 냉각될 수 있다. 상기 제1하우징(210a)의 양 단부에는 상기 냉각유체(L)의 유입 및 유출을 위한 유입부(241) 및 유출부(245)가 각각 형성될 수 있다.
도 16은 도 1의 컨트롤보드와 케이스의 접촉영역의 확대단면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 인버터의 케이스(110)의 내부에는 컨트롤보드(450)가 구비되며, 상기 컨트롤보드(450)와 상기 케이스(110) 사이에는 절연부재가 구비될 수 있다.
상기 절연부재는, 예를 들면, 상기 컨트롤보드(450)의 테두리를 감싸게 구성될 수 있다. 상기 절연부재는, 상기 컨트롤보드(450)의 측방에 배치되는 수직구간, 상기 컨트롤보드(450)의 양 판면(도면상 상부면 및 저부면)에 각각 배치되는 제1수평구간 및 제2수평구간을 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 컨트롤보드(450)의 단부와 상기 케이스(110) 사이의 수평거리는 단축되지만, 상기 컨트롤보드(450)의 연면거리(沿面距離,creeping distance)가 더욱 연장될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 컨트롤보드(450)와 상기 케이스(110)의 절연 거리 확보를 위해 상기 케이스(110)의 바닥면적이 증가되는 것을 억제할 수 있어, 상기 케이스(110)의 바닥면적을 줄일 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컨트롤보드(450)가 상기 케이스(110)의 내면에 근접되게 배치된 경우를 예시하고 있으나, 상기 게이트보드(400)가 상기 케이스(110)의 내면에 근접 배치될 경우 상기 게이트보드(400)와 상기 케이스(110) 사이에 상기 수직구간, 제1수평구간 및 제2수평구간을 구비한 절연부재가 구비되게 구성될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 17 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력모듈의 하우징에 대해 설명한다. 도 17은 도 3의 하우징의 변형례이고, 도 18은 도 17의 ⅩⅧ-ⅩⅧ 선에 따른 단면도이며, 도 19는 도 17의 ⅩⅨ-ⅩⅨ선에 따른 단면도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력모듈(150)은, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자(160); 및 상기 전력소자(160)를 내부에 수용하되, 상기 전력소자(160)의 양 측에 냉각유체(L)가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체(L)의 유로(205)를 형성하는 하우징(200a);을 구비한다. 상기 전력소자(160)는, 예를 들면 전술한 바와 같이, 3개 또는 1개로 구현될 수 있다. 상기 전력소자(160)에 대한 설명은 생략하고 전술한 설명으로 갈음한다. 본 실시예의 하우징(200a)은, 도면에는 구체적으로 도시하지 아니하였으나 전술한바와 같이, 내부에 상향 개구된 수용공간을 형성하는 제1하우징; 및 상기 제1하우징의 상부개구를 차단하게 결합되는 제2하우징;을 구비하여 구성될 수 있다. 본 실시예의 하우징(200a)은, 내부에 냉각유체(L)가 유입될 수 있게 유입부(241a) 및 유출부(245a)가 구비될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 유입부(241a) 및 유출부(245a)는 상기 하우징의 일 단부에 구비될 수 있다.
상기 유입부(241a)는 상기 하우징의 일 단부(도면상 좌측단부)에 상기 하우징의 길이방향에 대해 일 측(도면상 하측)으로 경사지게 돌출된 형상으로 형성될 수 있다. 상기 유출부(245a)는 상기 하우징의 상기 일 단부에 상기 하우징의 길이방향에 대해 타 측(도면상 상측)으로 경사지게 돌출된 형상으로 형성될 수 있다.
상기 하우징의 타 단부(도면상 우측단부)에는 상기 전력소자(160)의 상측에 형성되는 냉각유체(L)의 유로(205)와 상기 전력소자(160)의 하측에 형성되는 냉각유체(L)의 유로(205)가 서로 연통되게 연통부(247)가 구비될 수 있다. 상기 연통부(247)는 상기 전력소자(160)의 일 측에 두께방향(도면상 상하방향)을 따라 관통되게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 유입부(241a)를 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 냉각유체(L)(냉각수)는, 상기 전력소자(160)의 하측의 냉각유체(L) 유로(하부유로(206))를 따라 이동되면서 상기 전력소자(160)를 냉각시킬 수 있다. 상기 하부유로(206)를 따라 상기 하우징의 타 측(도면상 우측)으로 이동된 냉각유체(L)는, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 연통부(247)를 통과해 상기 전력소자(160)의 상측에 마련된 냉각유체(L)의 상부유로(207)를 따라 이동될 수 있다.
상기 상부유로(207)를 따라 이동된 냉각유체(L)는 상기 전력소자(160)와 열교환되어 상기 전력소자(160)를 냉각시킨 후, 상기 유출부(245a)를 통해 상기 하우징(200a)의 외부로 유출될 수 있다. 상기 하우징(200a)의 외부로 유출된 냉각유체(L)는 별도의 냉각수단(상기 라디에이터)에 의해 냉각된 후 다시 상기 유입부(241a)를 통해 상기 하우징(200a)의 내부로 유입되어 상기 냉각유체(L)의 유로(205)를 따라 유동하면서 상기 전력소자(160)를 냉각시키는 과정을 반복하게 된다.
도 20은 도 17의 하우징의 변형례이고, 도 21은 도 20의 유입측의 내부를 도시한 도면이며, 도 22는 도 20의 유출측의 내부를 도시한 도면이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력모듈(150)은, 전력소자(160) 및 하우징(200b)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 하우징(200b)의 길이방향을 따라 일 단부에는 상기 하우징(200b)의 내부로 냉각유체(L)가 유입되는 유입부(241a) 및 내부의 냉각유체(L)가 외부로 유출되는 유출부(245a)가 각각 구비될 수 있다. 상기 하우징(200b)의 타 단부에는 상기 전력소자(160)의 하부유로(206) 및 상기 전력소자(160)의 상부유로(207)를 연통시키는 연통부(247)가 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예의 하우징(200b)은, 내부 공간을 구획하는 구획부(290)를 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 하우징(200b)의 내부에 형성되는 냉각유체(L)의 이동 경로가 증가될 수 있다. 이에 의해 상기 하우징(200b)의 내부의 냉각유체(L)의 편중(이동) 발생이 억제될 수 있다.
상기 구획부(290)는, 예를 들면, 상기 하우징(200b)의 길이방향을 따라 연장된 길이를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 구획부(290)는 상기 전력소자(160)의 하측에 구비될 수 있다. 상기 구획부(290)는 상기 전력소자(160)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 구획부(290)는, 예를 들면, 상기 전력소자(160)의 하측에 구비되는 제1구획부(291) 및 상기 전력소자(160)의 상측에 구비되는 제2구획부(292)를 구비할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 구획부(290)가 상기 전력소자(160)의 상측 및 하측에 모두 구비된 경우를 예시하고 있으나, 이는 예시일 뿐이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 구획부(290)가 상기 하우징(200b)의 폭방향을 따라 중앙에 1개 배치된 경우를 예시하고 있으나, 그 개수는 적절히 조절될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)의 하측에 배치되는 제1구획부(291)의 일 단부(도면상 좌측 단부)는 상기 유입부(241a)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장될 수 있다. 이에 의해, 상기 유입부(241a)로 유입된 냉각유체(L)가 분기될 수 있다. 상기 제1구획부(291)의 타 단부(도면상 우측 단부)는 상기 연통부(247)까지 연장될 수 있다. 상기 하부유로(206)는 상기 하우징(200b)의 폭방향을 따라 구획된 2개의 제1하부유로(295) 및 제2하부유로(296)를 구비할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)의 상측에 배치되는 제2구획부(292)는 상기 연통부(247)로부터 연장되어 상기 유출부(245a)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 상부유로(207)는 상기 하우징(200b)의 폭방향을 따라 구획된 2개의 제1상부유로(297) 및 제2상부유로(298)를 구비할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 유입부(241a)로 유입된 냉각유체(L)는 상기 제1구획부(291)에 의해 분기되어 상기 제1하부유로(295) 및 제2하부유로(296)를 따라 이동되면서 상기 전력소자(160)를 냉각시킬 수 있다. 상기 하우징(200b)의 타 단부로 이동된 냉각유체(L)는 상기 연통부(247)를 통해 상기 상부유로(207)로 이동되고, 상기 제2구획부(292)에 의해 분기되어 상기 제1상부유로(297) 및 제2상부유로(298)를 따라 이동하면서 상기 전력소자(160)를 냉각시킬 수 있다. 상기 제2구획부(292)를 지난 냉각유체(L)는 서로 합류된 후 상기 유출부(245a)를 통해 상기 하우징(200b)의 외부로 유출될 수 있다.
도 23은 도 3의 하우징의 변형례이고, 도 24는 도 23의 내부를 도시한 도면이다. 도 23에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력모듈(150)은, 전력소자(160) 및 상기 전력소자(160)를 내부에 수용하는 하우징(200c)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 하우징(200c)의 내부 상기 전력소자(160)의 하측 및 상측에는 냉각유체(L)가 유동되는 냉각유체(L)의 유로(205)(하부유로(206) 및 상부유로(207))가 각각 형성될 수 있다. 상기 하부유로(206) 및 상부유로(207)는 상호 연통될 수 있다. 본 실시예의 하우징(200c)은 장변부(211) 및 단변부를 구비한 직육면체 형상으로 구현된다. 본 실시예의 하우징(200c)의 길이방향을 따라 일 단부(도면상 우측 단부)에는 냉각유체(L)가 유입되는 유입부(241)가 형성되고, 타 단부(도면상 좌측 단부)에는 냉각유체(L)가 유출될 수 있게 유출부(245)가 구비될 수 있다. 상기 유입부(241)를 통해 유입된 냉각유체(L)는 상호 연통된 하부유로(206) 및 상부유로(207)를 따라 각각 이동된 후 상호 합류되어 상기 유출부(245)를 통해 상기 하우징(200c)의 외부로 유출될 수 있다.
본 실시예의 하우징(200c)의 내부에는, 도 24에 도시된 바와 같이, 내부공간을 구획하는 구획부(310)가 구비될 수 있다. 상기 구획부(310)는, 예를 들면, 상기 하우징(200c)의 폭방향을 따라 배치될 수 있다. 상기 구획부(310)는, 예를 들면, 복수 개로 구현되고, 상기 하우징(200c)의 길이방향을 따라 미리 설정된 이격 거리를 두고 배치될 수 있다. 상기 구획부(310)는, 예를 들면, 상기 냉각유체(L)의 이동방향을 따라 제1구획부(311), 제2구획부(312), 제3구획부(313) 및 제4구획부(314)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 제1구획부(311), 제2구획부(312), 제3구획부(313) 및 제4구획부(314)는 상기 전력소자(160)의 하측의 하부유로(206) 및 상기 전력소자(160)의 상측의 상부유로(207)에 각각 구비될 수 있으며, 이하에서는 상기 상부유로(207)에 구비된 경우를 예를 들어 설명한다.
상기 제1구획부(311)는, 예를 들면, 상기 유입부(241)의 일 측에 상기 제1장변부(212a)(도면상 전방측 장변부)로부터 돌출되고 상기 제2장변부(212b)(도면상 후방측 장변부)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 구성될 수 있다. 상기 제1구획부(311)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 상기 냉각유체(L)가 유입되는 유입구(321)가 형성될 수 있다.
상기 제2구획부(312)는, 예를 들면, 상기 제2장변부(212b)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점으로부터 상기 제1장변부(212a)와 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장된 길이를 구비하게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제2구획부(312)와 제1장변부(212a) 사이 및 상기 제2구획부(312)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 상기 냉각유체(L)의 통로가 각각 형성될 수 있다. 상기 제2구획부(312)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 냉각유체(L)가 유입되는 유입구(321)가 형성되고, 상기 제2구획부(312)와 상기 제1장변부(212a) 사이에는 냉각유체(L)가 유출되는 유출구(323)가 형성될 수 있다.
상기 제3구획부(313)는, 예를 들면, 상기 제2장변부(212b)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점으로부터 상기 제1장변부(212a)와 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장된 길이를 구비하게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제3구획부(313)와 제1장변부(212a) 사이 및 상기 제3구획부(313)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 상기 냉각유체(L)의 통로가 각각 형성될 수 있다. 상기 제3구획부(313)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 냉각유체(L)가 유입되는 유입구(321)가 형성되고, 상기 제3구획부(313)와 상기 제1장변부(212a) 사이에는 냉각유체(L)가 유출되는 유출구(323)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제4구획부(314)는, 예를 들면, 상기 제2장변부(212b)로부터 돌출되고 상기 제1장변부(212a)로부터 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제4구획부(314)와 상기 제1장변부(212a) 사이에는 상기 냉각유체(L)가 유출되는 유출구(323)가 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 제1구획부(311), 제2구획부(312), 제3구획부(313) 및 제4구획부(314) 사이에는 서로 병렬로 배치된 냉각유로가 각각 형성될 수 있다. 상기 전력소자(160)의 하측에 형성되는 하부유로(206)는 서로 병렬로 배치되는 제1하부유로, 제2하부유로 및 제3하부유로를 구비하고, 상기 전력소자(160)의 상측에 형성되는 상부유로(207)는, 제1상부유로(316), 제2상부유로(317) 및 제3상부유로(318)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 전력소자(160)는, 상기 냉각유체(L)의 이동방향을 따라 배치된 냉각핀(188)을 구비하게 구성될 수 있다. 상기 각 전력소자(160)의 냉각핀(188)은 상기 하우징(200c)의 폭방향을 따라 배치되고 상기 하우징(200c)의 길이방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수의 냉각핀(188)을 각각 구비할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 유입부(241)를 통해 상기 하우징(200c)의 내부로 유입된 냉각유체(L)는 상기 전력소자(160)의 하측 및 상측에 각각 형성된 하부유로(206) 및 상부유로(207)를 따라 각각 이동될 수 있다. 상기 냉각유체(L)는 상기 제1구획부(311)의 일 측의 유입구(321)를 통해 유입된 후 상기 제2장변부(212b)를 따라 이동될 수 있다. 상기 제2장변부(212b)를 따라 이동된 냉각유체(L)는 분기되어 상기 제1상부유로(316), 제2상부유로(317) 및 제3상부유로(318)를 각각 통과한 후 서로 합류되어 상기 제4구획부(314)의 유출구(323)를 통과한 후, 상기 상부유로(207)의 냉각유체(L)와 상기 하부유로(206)의 냉각유체(L)는 상호 합류된 후 상기 유출부(245)를 통해 상기 하우징(200c)의 외부로 유출될 수 있다.
도 25는 도 23의 하우징의 변형례이고, 도 26은 도 25의 내부를 도시한 도면이다. 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력모듈(150)은, 전력소자(160) 및 상기 전력소자(160)를 내부에 수용하는 하우징(200d)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 하우징(200d)의 내부 상기 전력소자(160)의 하측 및 상측에는 냉각유체(L)가 유동되는 냉각유체(L)의 유로(205)(하부유로(206) 및 상부유로(207))가 각각 형성될 수 있다. 상기 상부유로(207) 및 하부유로(206)는 상호 연통될 수 있다. 본 실시예의 하우징(200d)은 장변부(211) 및 단변부를 구비한 직사각형 형상으로 구현된다. 본 실시예의 하우징(200d)의 길이 방향을 따라 일 단부(도면상 우측 단부)에는 냉각유체(L)가 유입되는 유입부(241)가 형성되고, 타 단부(도면상 좌측 단부)에는 냉각유체(L)가 유출될 수 있게 유출부(245)가 구비될 수 있다. 상기 유입부(241)를 통해 유입된 냉각유체(L)는 상호 연통된 하부유로(206) 및 상부유로(207)를 따라 각각 이동된 후 상호 합류되어 상기 유출부(245)를 통해 상기 하우징(200d)의 외부로 유출될 수 있다.
한편, 상기 하우징(200d)의 내부에는 내부공간을 구획하는 구획부(330)가 구비될 수 있다. 상기 구획부(330)는 상기 하부유로(206) 및 상부유로(207)에 각각 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 구획부(330)가 상기 상부유로(207)에 구비된 경우를 예를 들어 설명하고, 상기 하부유로(206)에 구비된 경우에 대한 설명은 생략하고 상기 상부유로(207)에 대한 설명으로 갈음한다.
본 실시예의 구획부(330)는, 예를 들면, 상기 유입부(241)로 유입된 냉각유체(L)가 지그재그 형상으로 방향을 전환하면서 이동되게 지그재그 형상으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 구획부(330)는 상기 냉각유체(L)의 이동방향을 따라 제1구획부(331) 내지 제4구획부(334)를 구비할 수 있다. 상기 제1구획부(331)는, 예를 들면, 상기 하우징(200d)의 제1장변부(212a)(도면상 전방측 장변부)로부터 상기 하우징(200d)의 폭방향을 따라 돌출되고 상기 제2장변부(212b)(도면상 후방측 장변부)로부터 미리 설정된 거리 이격되게 형성될 수 있다. 상기 제1구획부(331)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 냉각유체(L)가 유입되는 유입구(341)가 형성될 수 있다.
상기 제2구획부(332)는, 예를 들면, 상기 제2장변부(212b)로부터 돌출되고 상기 제1장변부(212a)와 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 구성될 수 있다. 상기 제2구획부(332)와 상기 제1장변부(212a) 사이에는 냉각유체(L)의 통로(유출구 겸 유입구)가 형성될 수 있다.
상기 제3구획부(333)는, 예를 들면, 상기 제1장변부(212a)로부터 돌출되고 제2장변부(212b)와 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 구성될 수 있다. 상기 제3구획부(333)와 상기 제2장변부(212b) 사이에는 냉각유체(L)의 통로(유출구 겸 유입구)가 형성될 수 있다.
상기 제4구획부(334)는, 예를 들면, 상기 제2장변부(212b)로부터 돌출되고 상기 제1장변부(212a)와 미리 설정된 거리 이격된 지점까지 연장되게 형성될 수 있다. 상기 제4구획부(334)와 상기 제1장변부(212a) 사이에는 냉각유체(L)가 유출되는 유출구(343)가 형성될 수 있다.
이에 의해, 상기 상부유로(207)는, 상기 제1구획부(331) 내지 제4구획부(334)에 의해 구획되고 서로 직렬로 연결된 제1상부유로(336), 제2상부유로(337) 및 제3상부유로(338)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 하부유로(206)는, 상기 제1구획부(331) 내지 제4구획부(334)에 의해 구획되고 서로 직렬로 연결된 제1하부유로, 제2하부유로 및 제3하부유로를 구비할 수 있다.
한편, 상기 전력소자(160)는 상기 냉각유체(L)의 이동방향을 따라 배치된 복수의 냉각핀(188)을 구비할 수 있다. 상기 복수의 냉각핀(188)은 상기 하우징(200d)의 폭방향을 따라 연장되고 상기 하우징(200d)의 길이방향을 따라 서로 이격되게 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 유입부(241)를 통해 상기 하우징(200d)의 내부로 유입된 냉각유체(L)는 하부유로(206) 및 상부유로(207)로 각각 분기되어 이동되고, 상기 제1구획부(331)의 일 측의 유입구(341)를 통해 유입된 후 상기 제1상부유로(336), 제2상부유로(337) 및 제3상부유로(338), 그리고 상기 제1하부유로, 제2하부유로 및 제3하부유로를 따라 각각 이동되면서 상기 전력소자(160)를 냉각한 후 서로 합류되어 상기 유출부(245)를 통해 상기 하우징(200d)의 외부로 유출될 수 있다.
전술 및 도시한 실시예에서 설명한 상기 구획부에 의해 형성되는 유입구 및 유출구의 방향은 일 예일 뿐이며 그 방향은 전술한 실시예와 반대로 되게 구성될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 27 내지 도 30을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 27은 도 4의 전력소자의 내부를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 28은 도 4의 전력소자의 변형례이고, 도 29는 도 4의 전력소자의 다른 변형례이며, 도 30은 도 4의 전력소자의 또 다른 변형례이다. 도 27에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전력소자(160)는, 전술한 바와 같이, 4개의 스위칭소자(164) 및 4개의 다이오드(166)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 전력소자(160)의 표면은, 예를 들면 구동 시, 상대적으로 높은 표면 온도대역을 구비하는 제1구역(171) 및 상대적으로 낮은 표면 온도대역을 구비하는 제2구역(172)으로 구분될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전력소자(160)의 표면의 온도는 상대적으로 발열량이 큰 상기 스위칭소자(164)가 배치되는 제1구역(171)은 높은 온도를 유지하고, 상대적으로 발열량이 작은 상기 다이오드(166)가 배치되는 상기 제2구역(172)은 낮은 온도를 유지하게 된다.
이를 고려하여, 상기 전력소자(160)의 표면에는, 도 28에 도시된 바와 같이, 상기 제1구역(171) 및 제2구역(172)에 대응되게 배치되는 냉각핀(188b)이 구비될 수 있다.
상기 냉각핀(188b)은, 상대적으로 온도가 높은 상기 제1구역(171)에 배치되는 제1냉각핀(189) 및 상대적으로 온도가 낮은 상기 제2구역(172)에 배치되는 제2냉각핀(190)을 구비할 수 있다. 상기 제1냉각핀(189)의 개수는 상기 제2냉각핀(190)의 개수에 비해 더 많게 형성될 수 있다. 이에 의해, 상대적으로 온도가 높은 상기 제1구역(171)의 열교환량이 증대되어 상기 제1구역(171)의 표면 온도가 더 많이(큰 폭) 저감될 수 있다.
또한, 상기 전력소자(160)는, 상대적으로 온도가 높은 제1구역(171)에 배치되는 냉각핀 사이의 거리가 상대적으로 온도가 낮은 구역에 배치되는 냉각핀 사이의 거리보다 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제1냉각핀(189) 들 간의 거리(W1)는 상기 제2냉각핀(190) 들 간의 거리(W2) 보다 작아지게 되고, 이에 기인하여 상기 제1냉각핀(189)들 사이를 흐르는 냉각유체(L)의 유속이 상기 제2냉각핀(190) 들 사이를 흐르는 냉각유체(L)의 유속보다 증가되어 상기 제1냉각핀(189)의 열교환량이 증대될 수 있다.
한편, 도 29에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)의 냉각핀(188c)은 상대적으로 짧은 길이를 구비하고, 단위 면적당 더 많은 개수로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1구역(171)에 배치된 제1냉각핀(191) 간 거리(W1)는 상기 제2구역(172)에 배치된 제2냉각핀(192) 간 거리(W2)에 비해 작게 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1구역(171)의 냉각량이 증대되어 상기 제1구역(171)의 온도가 더 많이 저감될 수 있다. 상기 제1구역(171)에 배치된 제1냉각핀(191)의 개수는 상기 제2구역(172)에 배치된 제2냉각핀(192)의 개수에 비해 더 많이 배치될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1구역(171)의 열교환량이 상대적으로 증대될 수 있다.
또한, 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 전력소자(160)의 냉각핀(188d)은 원형 단면의 막대 형상을 구비하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1구역(171)에 배치된 제1냉각핀(193)의 개수는 상기 제2구역(172)에 배치된 제2냉각핀(194)의 개수에 비해 더 많이 배치될 수 있다. 이에 의해, 상기 제1구역(171)의 표면 온도가 상기 제2구역(172)의 표면 온도에 비해 더 많이(큰 폭) 냉각될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 상기 인버터장치의 작동시, 상기 차량의 배터리로부터 제공된 직류 전원은 상기 디시링크 커패시터(390)로 입력되고, 상기 디시링크 커패시터(390)로부터 제공된 직류전원은 상기 전력소자(160)의 입력단자(182)를 통해 상기 회로소자결합체(162)로 입력될 수 있다. 상기 인버터장치의 작동 시, 상기 전력소자(160) 및 게이트보드(400)는 발열작용에 의해 온도가 각각 상승될 수 있다.
상기 하우징(200)의 내부에는 상기 냉각유체의 순환유로로부터 냉각유체(L)가 유입될 수 있다. 상기 하우징(200)의 내부로 유입된 냉각유체(L)는 하부유로(206) 및 상부유로(207)를 따라 각각 이동하면서 상기 전력소자(160)를 냉각시킬 수 있다. 상기 하우징(200)의 내부의 냉각유체(L)는 상기 전력소자(160)의 표면에 직접 접촉되어 상기 전력소자(160)를 직접 냉각시킴과 동시에 상기 냉각핀(188)과 접촉되어 열교환됨으로써 상기 전력소자(160)를 신속하게 냉각시키게 된다.
한편, 상기 게이트보드(400)는 상기 회로소자들을 제어하여 주파수를 변환하고, 상기 컨트롤보드(450)는 스위칭 파형을 제어하여 상기 출력단자(184)를 통해 원하는 주파수로 변환된 교류 전원이 출력될 수 있도록 한다. 이에 의해, 상기 출력단자(184)에 연결된 출력케이블을 통해 모터에 원하는 주파수의 교류전원이 인가되고, 상기 모터는 원하는 회전수로 회전될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.
또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

Claims (31)

  1. 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자; 및
    상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징;을 포함하는 전력모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력소자는,
    복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체; 및
    상기 복수의 단자의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 단자는, 상기 하우징의 일 측면 외부로 돌출되는 입력단자 및 상기 하우징의 타 측면 외부로 돌출되는 출력단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력단자 및 출력단자는 상기 하우징의 서로 대향된 양 측면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전력소자는 일 측이 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측이 상기 피복층의 외부로 돌출되어 상기 냉각유체와 접촉되어 열교환되는 냉각핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력소자는, 표면의 온도가 서로 다른 온도 대역을 가지는 복수의 구역을 구비하고,
    상기 복수의 구역 중에서 상대적으로 온도가 높은 구역에 더 많은 개수의 냉각핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전력소자는, 표면의 온도가 서로 다른 온도 대역을 가지는 복수의 구역을 구비하고,
    상기 냉각핀은 상기 복수의 구역 중에서 상대적으로 온도가 높은 구역의 냉각유체의 유속이 증가될 수 있게 상기 상대적으로 온도가 높은 구역에 배치된 냉각핀 사이의 거리가 상대적으로 온도가 낮은 구역에 배치된 냉각핀 사이의 거리보다 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 단자는 일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 하우징의 외부로 돌출되는 통신핀을 더 포함하고,
    상기 전력소자의 입력 전원을 제어하는 제어회로를 구비하고 상기 통신핀에 연결되는 게이트보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은, 내부에 상향 개구된 수용공간을 형성하는 제1하우징; 및 상기 제1하우징의 상부개구를 차단하게 결합되는 제2하우징;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트보드는 상대적으로 발열량이 큰 발열소자를 구비하고,
    상기 게이트보드는 상기 발열소자가 상기 제2하우징을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2하우징에는 상기 발열소자와 열교환가능하게 접촉되는 발열소자접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발열소자접촉부는 금속부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2하우징은 금속부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발열소자는 서로 높이 차를 가지는 복수 개로 형성되고, 상기 제2하우징은 금속부재로 형성되고, 상기 복수 개의 발열소자와 각각 접촉될 수 있게 높이차를 가지는 발열소자접촉부를 구비하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1하우징 및 제2하우징의 상호 접촉영역에는 두께방향을 따라 서로 맞물림 결합되는 맞물림결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 맞물림결합부는, 상기 제1하우징 및 제2하우징 중 어느 하나로부터 두께방향으로 돌출되는 결합돌기; 및 상기 제1하우징 및 제2하우징 중 다른 하나에 상기 결합돌기와 맞물림 결합되게 형성되는 결합돌기결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 냉각유체가 유입되는 유입부 및 상기 냉각유체가 유출되는 유출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 일 단부에 형성되고, 상기 유출부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 타 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 일 단부에 길이방향에 대해 일 측으로 경사지게 돌출 형성되고, 상기 유입부는 상기 하우징의 길이방향을 따라 상기 일 단부에 길이방향에 대해 타 측으로 경사지게 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하우징의 길이방향을 따라 타 단부에는 상기 하우징의 내부의 냉각유체의 유로가 서로 연통되게 하는 연통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 하우징의 내부에는 내부 공간을 구획하는 구획부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전력모듈.
  22. 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자를 마련하는 단계; 및
    상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징을 형성하는 단계;를 포함하는 전력모듈의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전력소자를 마련하는 단계는,
    복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 연결하여 회로소자결합체를 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 단자의 단부가 외부에 노출되게 상기 회로소자결합체를 감싸게 피복층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 하우징을 형성하는 단계는,
    상기 전력소자의 둘레에 내부에 상향 개구된 수용공간을 형성하는 제1하우징을 형성하는 단계;
    상기 제1하우징의 상부개구를 차단하게 결합되는 제2하우징을 마련하는 단계; 및
    상기 제2하우징을 상기 제1하우징에 결합하는 단계;를 포함하는 전력모듈의 제조방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하우징을 형성하는 단계; 이후에 상기 전력소자의 입력 전원을 제어하는 회로를 구비한 게이트보드를 연결하는 단계;를 더 포함하는 전력모듈의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 게이트보드는 상대적으로 발열량이 큰 발열소자를 구비하고,
    상기 게이트보드를 연결하는 단계 이전에, 상기 제1하우징을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트보드의 발열소자와 열교환 가능하게 접촉되는 발열소자접촉부를 형성하는 단계;를 구비하고,
    상기 게이트보드를 연결하는 단계에서는 상기 발열소자접촉부와 상기 발열소자가 접촉될 수 있게 상기 게이트보드를 배치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈의 제조방법.
  27. 케이스;
    상기 케이스의 내부에 구비되고, 입력 전원의 주파수를 변환하여 출력하는 전력소자 및 상기 전력소자를 내부에 수용하되, 상기 전력소자의 양 측에 냉각유체가 각각 접촉될 수 있게 내부에 냉각유체의 유로를 형성하는 하우징을 포함하는 전력모듈; 및
    상기 케이스의 내부에 구비되고 상기 전력모듈에 직류전원을 제공하는 디시링크 커패시터;를 포함하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 전력소자는,
    복수의 단자를 구비하고 회로를 구성하는 복수의 회로소자를 구비한 회로소자결합체;
    상기 회로소자결합체의 둘레를 감싸게 형성되는 피복층; 및
    일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 피복층의 외부로 돌출되는 복수의 핀;을 구비하고,
    상기 복수의 단자는, 일 측은 상기 회로소자결합체에 연결되고 타 측은 상기 하우징의 일 측면의 외부로 돌출되어 상기 디시링크 커패시터에 연결되는 입력단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 복수의 단자는 상기 하우징의 반대 측면 외부로 돌출되는 출력단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 복수의 단자는 상기 하우징의 측면부의 외부로 돌출되고 상향 절곡되는 통신핀을 더 포함하고,
    상기 통신핀에 연결되고 상기 전력소자의 입력전원을 제어할 수 있게 제어회로를 구비한 게이트보드를 더 포함하고,
    상기 게이트보드는 발열소자를 구비하고 상기 발열소자가 상기 하우징에 접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 게이트보드에 연결되어 상기 전력소자의 스위칭파형을 제어하는 컨트롤보드를 더 포함하고,
    상기 게이트보드와 상기 케이스의 사이 또는 상기 컨트롤보드와 상기 케이스의 사이에 구비되는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력모듈을 구비한 인버터 장치.
KR1020180140076A 2018-11-14 2018-11-14 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치 KR102625685B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180140076A KR102625685B1 (ko) 2018-11-14 2018-11-14 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치
US17/052,992 US11375645B2 (en) 2018-11-14 2018-11-21 Power module and manufacturing method therefor, and inverter apparatus having power module
PCT/KR2018/014343 WO2020101091A1 (ko) 2018-11-14 2018-11-21 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180140076A KR102625685B1 (ko) 2018-11-14 2018-11-14 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200056128A true KR20200056128A (ko) 2020-05-22
KR102625685B1 KR102625685B1 (ko) 2024-01-17

Family

ID=70730447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180140076A KR102625685B1 (ko) 2018-11-14 2018-11-14 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11375645B2 (ko)
KR (1) KR102625685B1 (ko)
WO (1) WO2020101091A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038441A1 (ko) * 2021-09-08 2023-03-16 엘지이노텍 주식회사 소자 모듈 및 이를 포함하는 pv 인버터 모듈

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11357139B2 (en) * 2019-04-24 2022-06-07 Hyundai Motor Corporation Cooling system for power conversion device
FR3116412B1 (fr) * 2020-11-18 2023-12-22 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Module de refroidissement en U pour un équipement électrique de puissance
WO2023063087A1 (ja) * 2021-10-15 2023-04-20 株式会社デンソー 電力変換装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767325B1 (ko) 2001-08-20 2007-10-16 현대중공업 주식회사 인버터용 전력반도체 소자 냉각장치
KR20080096806A (ko) 2006-01-31 2008-11-03 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 파워 반도체 소자의 냉각 구조 및 인버터
US20090040724A1 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Hitachi, Ltd. Power inverter
US20090284921A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Evan George Colgan Apparatus and Methods for High-Performance Liquid Cooling of Multiple Chips with Disparate Cooling Requirements
JP2010087002A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Toyota Motor Corp 発熱部品冷却構造
KR20100126087A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 엘에스산전 주식회사 수냉식 쿨러 및 이를 구비한 인버터
KR20170055605A (ko) 2015-11-11 2017-05-22 현대모비스 주식회사 커패시터 직접냉각방식의 인버터
KR101800048B1 (ko) 2013-08-06 2017-11-21 엘에스산전 주식회사 인버터용 냉각 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6898072B2 (en) * 2002-01-16 2005-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Cooled electrical terminal assembly and device incorporating same
US6885553B2 (en) * 2002-09-27 2005-04-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Bus bar assembly for use with a compact power conversion assembly
US7289343B2 (en) * 2003-12-17 2007-10-30 Siemens Vdo Automotive Corporation Architecture for power modules such as power inverters
JP4564937B2 (ja) * 2006-04-27 2010-10-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 電気回路装置及び電気回路モジュール並びに電力変換装置
JP2008124430A (ja) * 2006-10-18 2008-05-29 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
JP4751810B2 (ja) * 2006-11-02 2011-08-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4580997B2 (ja) * 2008-03-11 2010-11-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4657329B2 (ja) * 2008-07-29 2011-03-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置および電動車両
JP4988665B2 (ja) * 2008-08-06 2012-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体装置および半導体装置を用いた電力変換装置
JP2014110286A (ja) 2012-11-30 2014-06-12 Toyota Industries Corp 電力変換装置
EP2908336A1 (en) 2014-02-17 2015-08-19 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. A package of power dies

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767325B1 (ko) 2001-08-20 2007-10-16 현대중공업 주식회사 인버터용 전력반도체 소자 냉각장치
KR20080096806A (ko) 2006-01-31 2008-11-03 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 파워 반도체 소자의 냉각 구조 및 인버터
US20090040724A1 (en) * 2007-08-09 2009-02-12 Hitachi, Ltd. Power inverter
US20090284921A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Evan George Colgan Apparatus and Methods for High-Performance Liquid Cooling of Multiple Chips with Disparate Cooling Requirements
JP2010087002A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Toyota Motor Corp 発熱部品冷却構造
KR20100126087A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 엘에스산전 주식회사 수냉식 쿨러 및 이를 구비한 인버터
KR101800048B1 (ko) 2013-08-06 2017-11-21 엘에스산전 주식회사 인버터용 냉각 장치
KR20170055605A (ko) 2015-11-11 2017-05-22 현대모비스 주식회사 커패시터 직접냉각방식의 인버터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038441A1 (ko) * 2021-09-08 2023-03-16 엘지이노텍 주식회사 소자 모듈 및 이를 포함하는 pv 인버터 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020101091A1 (ko) 2020-05-22
US20210274690A1 (en) 2021-09-02
KR102625685B1 (ko) 2024-01-17
US11375645B2 (en) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102625685B1 (ko) 전력모듈 및 그의 제조방법, 전력모듈을 구비한 인버터 장치
KR100689940B1 (ko) 구동 장치
US10319665B2 (en) Cooler and cooler fixing method
KR101459857B1 (ko) 히트싱크 일체형 양면 냉각 파워모듈
US20130301328A1 (en) Power conversion apparatus
WO2014144282A1 (en) Inverter power module packaging with cold plate
EP2061079B1 (en) Semiconductor package and semiconductor package assembly
GB2540843A (en) A package for a semiconductor device
KR102458738B1 (ko) 커패시터 직접냉각방식의 인버터
JP2012110207A (ja) 電力変換装置
CN111385985A (zh) 电动车集成控制器
CN107846818A (zh) 一种浸油式工业微波变频电源
US20210329815A1 (en) Electric power module and inverter apparatus having the same
JP2004128099A (ja) 水冷インバータ
KR101294311B1 (ko) 인버터 스택
KR102256906B1 (ko) 전기 캐비닛에 대한 콜드 플레이트 어셈블리
CN109302083B (zh) 堆叠式逆变器
CN215453694U (zh) 电机控制器和具有其的车辆
JP2012016073A (ja) 電力変換装置
CN108882573A (zh) 一种新型驱动电机控制器外壳及新型驱动电机控制器
KR102361530B1 (ko) 캐패시터 직접냉각방식의 인버터
US11881791B2 (en) Electromagnetic shielding power conversion device
KR20180032975A (ko) 전자 부품 패키지
US20230361001A1 (en) Power Semiconductor Device
CN217037765U (zh) 一种水道结构

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right