(57)【要約】【課題】パワースタックを提供する。【解決手段】本発明によるパワースタックは、本体を形成し、内部空間を有するフレームと、フレームの一側に配置されるヒートシンクと、ヒートシンクの一面に接触され、電力を変換する電力変換素子と、電力変換素子と電気的に接続される回路基板と、フレームの他側に配置され、電力変換素子及び回路基板の一部をカバーするブスバー組立体と、内部空間に配置され、電力を安定化させるリアクトルと、フレームの下部に配置され、外部空気を強制的にフレームの上部側に吹きつけるファンと、ファンによって強制流動される外部空気が通過できる空気ダクトと、を含む。これにより、相対的に温度の低い下部の空気を流入してパワースタックを冷却できる空気流路を形成して、冷却効率が増加する。また、空気流路を複数個形成することによって、パワースタックの冷却効率を最大化できる。【選択図】図１
2018037659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を形成し、内部空間を有するフレームと、
前記フレームの内部空間の一側に配置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクの一面に接触するよう配置され、電力を変換する電力変換素子と、
前記電力変換素子と電気的に接続される回路基板と、
前記フレームの他側に配置され、前記電力変換素子及び前記回路基板の一部をカバーするブスバー組立体と、
前記内部空間に配置され、電力を安定化させるリアクトルと、
前記フレームの下部に配置され、外部空気を前記フレームの上部側に吹きつけるファンと、
前記ファンによって流動される前記外部空気が通過できる空気ダクトと、
を含む、パワースタック。
【請求項２】
前記空気ダクトは、
前記フレームの下端部に配置され、前記ファンによって流入される前記外部空気が通過する空気流入口を有するフラット部と、
前記フラット部の一側で、前記フラット部から垂直な方向へ延長される垂直部と、
前記フラット部の他側で、一定の角度で傾斜するように形成される傾斜部と、
前記傾斜部から延長され、前記垂直部と平行な方向に延長される延長部と、
を含む、請求項１に記載のパワースタック。
【請求項３】
前記傾斜部には、
前記空気ダクトを流動する外部空気の一部が通過できる空気流動孔と、
前記空気流動孔を通過した外部空気を前記電力変換素子に向かう方向に案内する流動ガイドと、が含まれる、請求項２に記載のパワースタック。
【請求項４】
前記フレームの上端部には、前記フレームの内部空間を流動する空気が外部空間に排出されることができる空気排出口が提供される、請求項３に記載のパワースタック。
【請求項５】
前記空気排出口には、前記内部空間の空気を外部に排出するファンがさらに具備される、請求項４に記載のパワースタック。
【請求項６】
前記フレームの内部には、
前記外部空気が、前記空気流入口に流入し、前記空気ダクト内を流動して、前記空気排出口を通過して外部に排出されることができる第１空気流路と、
前記外部空気が、前記空気流入口に流入し、前記空気ダクトの空気流動孔を通過して、前記空気ダクトの外部を流動できる第２空気流路と、が含まれる、請求項４に記載のパワースタック。
【請求項７】
前記ヒートシンクは、前記ファンの上方に位置し、
前記リアクトルは、前記ヒートシンクの上方に配置され、
前記空気ダクトは、前記ファンと前記ヒートシンクの間に具備される、請求項１に記載のパワースタック。
【請求項８】
前記ヒートシンクの一部は、前記空気ダクトに連結される、請求項７に記載のパワースタック。
【請求項９】
前記電力変換素子及び前記回路基板は、少なくとも１つの電力変換素子及び少なくとも１つの回路基板を含む１つの電力変換モジュールを形成し、
前記電力変換モジュールは、１つ以上提供される、請求項１に記載のパワースタック。
【請求項１０】
前記電力変換素子及び前記リアクトルは、前記回路基板より上方に配置される、請求項１に記載のパワースタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワースタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、生産された電力を発電所、変電所及び送電線などを含む各々の連係システムに貯蔵した後、電力が必要な時期に選択的かつ效率的に使用してエネルギー効率を上げるシステムである。
【０００３】
エネルギー貯蔵システムは、時間帯及び季節別変動の大きい電気負荷を平準化させて全般的な負荷率を向上させる場合、発電単価を下げることができ、電力設備の増設に必要な投資額と運転費などを低減できるので電気料金を引き下げエネルギーを節約できる。
【０００４】
かかるエネルギー貯蔵システムは、電力系統で発電、送配電、需要家に設置されて利用されており、周波数調整（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）、再生可能エネルギーを利用した発電機出力の安定化、ピークシェービング（Ｐｅａｋ  Ｓｈａｖｉｎｇ）、負荷平準化（Ｌｏａｄ Ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、非常電源などの機能として用いられている。
【０００５】
エネルギー貯蔵システムは、貯蔵方式によって大きく物理的エネルギー貯蔵と化学的エネルギー貯蔵とに分けられる。物理的エネルギー貯蔵には、揚水発電、圧縮空気貯蔵、フライホイールなどを利用した方法があって、化学的エネルギー貯蔵には、リチウムイオンバッテリ、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池などを利用した方法がある。
【０００６】
かかるエネルギー貯蔵システムは、電力が必要な場合は充電された電力を放電して電力を供給する。これにより、エネルギー貯蔵システムは電力を流動的に供給できるようにする。
【０００７】
一方、消費先で消費される電力の容量によって大容量のエネルギー貯蔵システムが提供される場合がある。大容量のエネルギー貯蔵システムには大容量の電力を変換するためのパワースタックが提供され得る。
【０００８】
例えば、特許文献１を参照すると、外部から印加される直流電力を交流電力に変換するパワースタックが開示される。
【０００９】
上記の従来技術を参照すると、パワースタックの内部で直流電力を交流電力に変換させる電力変換素子（ＩＧＢＴ）で高温の熱が発生し、高温の熱によって電力変換素子の性能が低下する問題が発生する場合がある。
【００１０】
したがって、電力変換素子（ＩＧＢＴ）で発生する高温の熱を效率的に放出するためのパワースタックの最適化された構造及びより迅速な放熱のための空気流路が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０−２００１−０１０４００６号公報「ＨＶＩＧＢＴを用いたインバータパワースタック」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、電力を変換する過程で発生する熱をより迅速に放出して寿命が増加されるパワースタックを提供できる。
【００１３】
本発明は、相対的に高温の電力変換素子を冷却できる空気流路を含むパワースタックを提供できる。
【００１４】
本発明は、電力変換素子で発生する熱によって本体内部に配置された回路基板の性能が低下することを防止するパワースタックを提供できる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によるパワースタックは、フレームによって内部空間を有する本体が形成されてもよい。
【００１６】
また、前記フレームの一側にはヒートシンクが配置されてもよい。
【００１７】
また、前記ヒートシンクの一面には電力を変換する電力変換素子が接触されてもよい。
【００１８】
また、前記電力変換素子に電気的に接続される回路基板が提供されてもよい。
【００１９】
また、前記フレームの他側には前記電力変換素子と前記回路基板の一部をカバーするブスバー組立体が配置されてもよい。
【００２０】
また、前記フレームの内部空間には電力を安定化させるリアクトルが配置されてもよい。
【００２１】
また、前記フレームの下部には外部空気を強制的に前記フレームの上部側に吹きつけるファンが配置されてもよい。
【００２２】
また、前記ファンによって強制流動される前記外部空気が通過できる空気ダクトが提供されてもよい。
【００２３】
また、前記空気ダクトは空気流入口を有するフラット部と、垂直部と、傾斜部と、延長部と、で提供されてもよい。
【００２４】
また、前記傾斜部には前記空気ダクトを流動する外部空気の一部が通過できる空気流動孔が提供されてもよい。
【００２５】
また、前記傾斜部には前記空気流動孔を通過した外部空気を前記電力変換素子に向かう方向に案内する流動ガイドが提供されてもよい。
【００２６】
また、前記ヒートシンクは前記ファンの上方に配置されてもよい。
【００２７】
また、前記リアクトルは前記ヒートシンクの上方に配置されてもよい。
【００２８】
また、前記空気ダクトは前記ファンと前記ヒートシンクの間に配置されてもよい。
【００２９】
また、前記ヒートシンクの一部は前記空気ダクトと連結されてもよい。
【００３０】
また、前記電力変換素子及び前記リアクトルは前記回路基板より上方に配置されてもよい。
【００３１】
また、前記フレームの内部には第１空気流路と、第２空気流路が提供されてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、相対的に温度の低い下部の空気を流入してパワースタックを冷却できる空気流路を形成することによって、冷却効率を増加させることができる。
【００３３】
本発明によれば、相対的に高温を発生させる素子を上部に向かうように配置することによって、高温の素子によってパワースタックの内部温度が上昇されることを防止できる。
【００３４】
本発明によれば、パワースタックの内部を冷却できる空気流路を複数個形成することによって、パワースタックの冷却効率を最大化できる。
【００３５】
本発明によれば、パワースタックの冷却効率が増加することによって、製品の寿命が増加し、製品の安全性が向上する長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態によるパワースタックの前方斜視図である。
【図２】本実施形態によるパワースタックの後方斜視図である。
【図３】本実施形態によるパワースタックの分解斜視図である。
【図４】本実施形態によるパワースタックのブスバー組立体を除去した正面図である。
【図５】本実施形態によるパワースタックの内部を流動する空気の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に関連した実施形態について図面を参照してさらに詳しく説明する。以下の説明で用いられる構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は明細書作成の容易さのみを考慮して付けたり混用されることであって、その自体が互いに区別される意味又は役割を有するものではない。
【００３８】
本発明の実施形態を説明するにあたって公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にする場合があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。そして、後述の用語は本発明の実施形態における機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって異なる場合がある。よって、その定義は本明細書全般に亘る内容を基に定められるべきである。
【００３９】
本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内に含まれる他の実施形態を構成要素の付加、変更、削除、及び追加などによって容易に具現できるであろう。しかし、それも本発明思想の範囲内に含まれると言える。
【００４０】
また、添付される図面は同じ実施形態であるにもかかわらず、発明思想が壊されない範囲内で、容易に理解されるようにするために、微細な部分の表現においては図面ごとに互いに異なるように表現されたり、図面によって誇張して表現される場合がある。
【００４１】
図１は、本実施形態によるパワースタックの前方斜視図で、図２は、本実施形態によるパワースタックの後方斜視図である。
【００４２】
図１及び図２を参照すると、本実施形態によるパワースタック１は、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）で使用されてもよい。そして、前記パワースタック１は、発電装置で発電される直流電力を商用電源である交流電力に変換する機能を遂行できる。
【００４３】
例えば、前記発電装置は、太陽光発電、風力発電、潮力発電などが含まれることができる。なお、これは例示的なものであって、前記発電装置は上記言及した種類に限定されるものではなく、太陽熱や地熱など、再生可能エネルギーを用いて電気エネルギーを生成する発電システムをすべて含むことができる。
【００４４】
そして、前記パワースタック１は相対的に大容量の電力を供給するためのエネルギー貯蔵システムに提供されてもよい。前記エネルギー貯蔵システムは、相対的に大容量の電力を消費先に供給するために、前記大容量の電力変換が要求される。そのために前記パワースタック１は、多数個が提供されてもよい。例えば、前記パワースタック１は２５０ＫＷ、５００ＫＷ、１ＭＷ、２ＭＷ級のエネルギー貯蔵システムに多数個が提供されてもよい。
【００４５】
そして、前記パワースタック１が変換できる電力の限界量によって前記パワースタック１の個数は変更されてもよい。また、前記パワースタック１が変換できる電力の限界量も前記パワースタック１に提供される複数の部品によって変更される場合がある。かかる思想に限定されるものではない。
【００４６】
前記パワースタック１は、フレーム１０で本体を形成できる。前記フレーム１０は、互いに連結されて多角形に本体を形成できる。そして、前記フレーム１０によって形成された本体は多方面が穿孔されるように形成されてもよい。多方面に穿孔された前記本体の内部には収容空間が形成されてもよい。
【００４７】
前記フレーム１０の下端部にはファン１１１が配置されてもよい。そして、前記フレーム１０の下端部には前記ファン１１１を支持するファン支持部１１が提供されてもよい。そして、前記ファン支持部１１には前記ファン１１１が配置されることができるファン収容孔１１２が提供されてもよい。前記ファン１１１は、前記ファン支持部１１に支持された状態で、前記ファン収容孔１１２上で回動できる。前記ファン１１１は、前記ファン支持部１１に提供されるモータによって回転できる。前記ファン１１１が回動すると、前記フレーム１０の外部空気は前記ファン収容孔１１２を通過して前記フレーム１０の内部に流入されることができる。
【００４８】
前記フレーム１０の上端部には前記ファン１１１によって前記フレーム１０の内部に流入された空気が外部に排出される空気排出口１０１が提供されてもよい。前記空気排出口１０１は、前記フレーム１０の上端部に少なくとも１つ以上が提供されてもよい。本実施形態の前記空気排出口１０１は前記フレーム１０の上端部で開口されて提供されるが、複数の孔を有するメッシュ形状で提供されてもよい。
【００４９】
すなわち、前記ファン収容孔１１２を通過して前記パワースタック１の内部に流入された空気は前記空気排出口１０１を通過して外部に排出されることができる。これによれば、前記パワースタック１の放熱効率が増加できる。
【００５０】
一方、前記空気排出口１０１の上端部にはファン（図示せず）がさらに提供されてもよい。前記ファン（図示せず）は、前記空気排出口１０１の上端部に提供され、前記フレーム１０の内部空気を外部に強制流動させることができる。この時、前記フレーム１０の下端部に提供される前記ファン１１１を「第１ファン」と、前記フレーム１０の上端部に提供されるファン（図示せず）を「第２ファン」と称することができる。かかる思想に限定されるものではない。
【００５１】
前記フレーム１０の内部にはヒートシンク１２が配置されてもよい。そして、前記ヒートシンク１２は、前記ファン１１１及び前記ファン支持部１１の上方に位置してもよい。
【００５２】
前記ヒートシンク１２は、後述する電力変換素子１４で発生する熱を外部に放出できる。前記ヒートシンク１２は、前記電力変換素子１４で発生する熱を外部に放出するための放熱孔１２２（図３を参照）を含んでもよい。前記放熱孔１２２は前記ヒートシンク１２を横切って貫通できる。そして、前記放熱孔１２２は前記ヒートシンク１２の内部で互いに離隔して多数個が配置されてもよい。本実施形態の前記放熱孔１２２は前記フレーム１０の下端部から前記フレーム１０の上端部に向かう方向に提供されてもよい。
【００５３】
他の側面として、前記ヒートシンク１２は複数の放熱フィンで提供されてもよい。前記ヒートシンク１２が複数の放熱フィンで提供される場合、本実施形態の前記放熱孔１２２は前記複数の放熱フィンの間に提供される空間であると理解することができる。かかる思想に限定されるものではない。
【００５４】
前記ヒートシンク１２は、前記フレーム１０で形成された本体の内部で、前記フレーム１０を支持する支持台の役割を行うことができる。
【００５５】
前記ヒートシンク１２は、前記フレーム１０の内部で一側に配置されてもよい。例えば、前記ヒートシンク１２は、前記フレーム１０の内部で前方又は後方に向かう方向に配置されてもよい。本実施形態で前記ヒートシンク１２は前記フレーム１０の後方に配置されるように図示されている。
【００５６】
この時、前記フレーム１０の前方は、図面を基準にして、後述するブスバー組立体１６が設置される方向、すなわち図面を基準にして右側を指すことができる。前記フレーム１０の後方は、図面を基準にして、前記ブスバー組立体１６に対向する方向、すなわち図面を基準にして左側を指すことができる。かかる思想に限定されるものではない。
【００５７】
前記ヒートシンク１２は、前記フレーム１０の内部で一定の幅を有するように形成されてもよい。そして、前記ヒートシンク１２の幅は前記フレーム１０の幅より小さく形成されてもよい。
【００５８】
そして、前記フレーム１０には前記ヒートシンク１２を前記フレーム１０に固定させるためのヒートシンク支持部１２１が結合されてもよい。
【００５９】
前記ヒートシンク支持部１２１は、前記ヒートシンク１２が前記フレーム１０の外部に分離されることを防止できる。そして、前記ヒートシンクは、前記ヒートシンク支持部１２１と結合してもよい。そして、前記ヒートシンク支持部１２１は、前記フレーム１０と結合してもよい。
【００６０】
例えば、前記ヒートシンク支持部１２１は、前記ヒートシンク１２と交差される方向、すなわち前記フレーム１０の左右方向に配置されてもよい。そして、前記ヒートシンク支持部１２１の一端部と他端部は前記フレーム１０にそれぞれ結合されてもよい。そして、前記ヒートシンク１２は、締結部材によって前記ヒートシンク支持部１２１に結合されてもよい。
【００６１】
前記フレーム１０の内部にはリアクトル１３が配置されてもよい。前記リアクトル１３は、前記ヒートシンク１２の上部に配置されてもよい。
【００６２】
前記リアクトル１３は、インダクタとも称し、電流の変化に抵抗して電流を一定に維持させることができる。前記リアクトル１３は、使用される場所及び目的によってＡＣリアクトル、ＤＣリアクトルなどに多様に使用される。
【００６３】
前記リアクトル１３は、外部から前記パワースタック１へ印加される電力又は前記パワースタック１から外部に供給する電力を安定化させることができる。
【００６４】
具体的には、前記リアクトル１３は、電磁気エネルギーの蓄積によって交流電流又は直流電流又は電流の急激な変化に対して大きな抵抗を表すことができる。したがって、前記リアクトル１３は、電力網で高周波のフィルタとして使用されることができる。また、前記リアクトル１３は、電流を制限する装置であって、過度過電圧などから電力網を保護することができる。また、前記リアクトル１３は、サージ電流及びピーク電流を效率的に減少して、実際力率を向上させて電力網の調波を抑制させ、入力電流波形の機能を向上させることができる。また、前記リアクトル１３は、入力電流波形の歪みを改善して静電容量の過熱を減少したり、電力網の過電圧を制限できる。
【００６５】
一般に、前記リアクトル１３は、電線をコイル状に巻いたものであって、鉄心型と空心型に分けられることができる。そして、前記リアクトル１３は、構造によって空心型、閉路鉄心型、空隙型等に分けられ、連結方式によっては、直列リアクトル、並列リアクトルなどが存在する。本実施形態のリアクトル１３は、円筒状に形成されると図示された。
【００６６】
前記リアクトル１３は、リアクトル支持部１３１によって支持されてもよい。前記リアクトル支持部１３１は、前記リアクトル１３の一側を固定できる。前記リアクトル支持部１３１は、前記リアクトル１３の一側を支持するためのリアクトル支持板１３２をさらに含んでもよい。また、前記リアクトル支持部１３１と前記リアクトル支持板１３２は一体に形成されてもよい。
【００６７】
言換すれば、前記リアクトル１３の一側は前記リアクトル支持板１３２に支持されてもよい。そして、前記リアクトル支持板１３２は、前記リアクトル支持部１３１によって支持されてもよい。
【００６８】
前記リアクトル１３の一側と前記リアクトル支持板１３２を支持する前記リアクトル支持部１３１は前記フレーム１０に結合されてもよい。
【００６９】
例えば、前記リアクトル支持部１３１は、前記ヒートシンク１２と交差される方向、すなわち前記フレーム１０の左右方向に配置されてもよい。そして、前記リアクトル支持部１３１の一端部と他端部は前記フレーム１０にそれぞれ結合されてもよい。
【００７０】
前記フレーム１０の内部には電力変換素子１４及び回路基板１５が配置されてもよい。前記電力変換素子１４及び前記回路基板１５は、図３及び図４でさらに詳細に説明する。
【００７１】
前記フレーム１０には前記電力変換素子１４及び前記回路基板１５をカバーするブスバー組立体１６が提供されてもよい。前記ブスバー組立体１６は、前記回路基板１５と連結されてもよい。そして、前記ブスバー組立体１６は、前記リアクトル１３の一部とも連結されてもよい。
【００７２】
前記ブスバー組立体１６は帯電流を伝達するブスバー（Ｂｕｓ  Ｂａｒ）と、前記ブスバーを支持するブスバー支持台を含むことができる。
【００７３】
一般に前記ブスバーは銅ブスバーで提供されてもよい。そして、前記ブスバーは、前記回路基板１５に連結され前記回路基板１５が高い電流を取り扱うことができるようにする。
【００７４】
前記ブスバー支持台は、電気絶縁性に優れた材質で提供されてもよい。そして、前記ブスバーは前記ブスバー支持台の一面に装着されてもよい。前記ブスバー支持台は少なくともプレート形状で提供されてもよい。
【００７５】
言換すれば、前記ブスバー支持台の少なくとも一面に前記ブスバーが装着されてもよい。そして、前記ブスバーが装着される前記ブスバー支持台の一面は前記フレーム１０の内部に向かう方向に配置されてもよい。前記ブスバーは前記フレーム１０の内部で前記回路基板１５、前記電力変換素子１４などと連結されて電流を伝達できる。
【００７６】
本実施形態の前記ブスバー組立体１６は、前記ブスバー支持台が外部に露出されたように図示されている。前記ブスバー組立体１６で図示されていない一面に前記ブスバーが装着されてある。
【００７７】
前記ブスバー組立体１６は、前記フレーム１０の前方又は後方のうち何れか一ヶ所に配置されてもよい。そして、前記フレーム１０を基準にして、前記ブスバー組立体１６は前記ヒートシンク１２と離隔するように配置されてもよい。
【００７８】
言換すれば、前記ヒートシンク１２が前記フレーム１０の後方に配置される場合、前記ブスバー組立体１６は前記フレーム１０の前方に配置されてもよい。逆に、前記ヒートシンク１２が前記フレーム１０の前方に配置される場合、前記ブスバー組立体１６は前記フレーム１０の後方に配置されてもよい。かかる思想に限定されないが、本実施形態の前記ブスバー組立体１６は、前記フレーム１０の前方に配置されるように図示された。
【００７９】
前記ブスバー組立体１６によってカバーされる前記電力変換素子１４及び前記回路基板１５のうち前記回路基板１５は、少なくとも一部が前記ブスバー組立体１６にカバーされてもよい。そして、前記ブスバー組立体１６によって少なくとも一部がカバーされる前記回路基板１５は前記ブスバー組立体１６に結合されてもよい。言換すれば、前記ブスバー組立体１６の一部は前記回路基板１５に連結されてもよい。
【００８０】
一方、前記フレーム１０の内部で、前記ヒートシンク１２と前記ファン支持部１１の間には空気ダクト１８が提供されてもよい。前記空気ダクト１８は前記ファン収容孔１１２を通過して前記フレーム１０の内部に流入される空気が通過できる通路であると理解することができる。そして、前記空気ダクト１８には前記ファン収容孔１１２と互いに連通される空気流入口１８５（図３参照）が提供されてもよい。前記空気流入口１８５と前記ファン収容孔１１２は互いに対応するように形成されてもよい。前記空気ダクト１８の詳細な構成は図５でさらに詳細に説明する。
【００８１】
図３は、本実施形態によるパワースタックの分解斜視図で、図４は、本実施形態によるパワースタックのブスバー組立体を除去した正面図である。
【００８２】
図３及び図４を参照すると、本実施形態によるパワースタック１は、電力を変換するための電力変換素子１４、及び前記電力変換素子１４と接続される回路基板１５が提供されてもよい。
【００８３】
前記電力変換素子１４は、前記フレーム１０の内部に配置されてもよい。前記電力変換素子１４は、前記回路基板１５と電気的に接続されてもよい。そして、前記電力変換素子１４は、前記ヒートシンク１２に接触されるように配置されてもよい。前記電力変換素子１４は、電力を変換するための核心的な部品で、多少高温の熱が発生し得る。よって、前記電力変換素子１４を前記ヒートシンク１２に接触させることによって、前記電力変換素子１４で発生する熱を放出できる。
【００８４】
前記電力変換素子１４は、外部から印加される直流電力を交流電力に変換できる。前記電力変換素子１４はトランジスタやサイリスタなどのスイッチング素子で、外部から印加される直流電力を断続して矩形波の交流電力を作ることができる。前記電力変換素子１４で発生される矩形波の交流電力は前記リアクトル１３によって安定化されて消費先に供給されることができる。
【００８５】
前記電力変換素子１４は、外部から印加される直流電力の容量によって少なくとも１つ以上が提供されてもよい。例えば、前記電力変換素子１４は、ＩＧＢＴで提供されてもよい。また、前記電力変換素子１４は、ＦＥＴなどのような電流又は電圧などを増幅させるためのトランジスタをさらに含んでもよい。
【００８６】
本実施形態の前記電力変換素子１４は、第１電力変換素子１４１と第２電力変換素子１４２で提供されてもよい。前記第１電力変換素子１４１と前記第２電力変換素子１４２は互いに同じであるか、又は互いに異なる素子で提供されてもよい。本実施形態の前記第１電力変換素子１４１は、前記第２電力変換素子１４２よりやや小型の素子を複数個提供されてもよい。そして、前記第２電力変換素子１４２は、１つが提供されてもよい。かかる思想に限定されるものではない。
【００８７】
前記回路基板１５は、前記電力変換素子１４と接続されて電気的回路を構成できる。そして、前記回路基板１５は、ＰＣＢで提供されてもよい。前記回路基板１５には複数の素子が一面に提供されてもよい。そして、複数の素子が提供される前記回路基板１５の一面は前記フレーム１０の内部に向かう方向に配置されてもよい。
【００８８】
前記回路基板１５は、一側が前記ブスバー組立体１６に固定されてもよい。そして、前記回路基板１５の他側は前記空気ダクト１８に固定されてもよい。または前記回路基板１５の他側は前記フレーム１０に連結されてもよい。かかる思想に限定されるものではない。
【００８９】
本実施形態の前記回路基板１５は、第１回路基板１５１と第２回路基板１５２を含んでもよい。前記第１回路基板１５１は、前記第１電力変換素子１４１と接続されてもよい。そして、前記第２回路基板１５２は、前記第２回路基板１５２と接続されてもよい。かかる思想に制限されず、前記回路基板１５は多数個をさらに含むか、又は互いに異なる電力変換素子１４と接続されてもよい。
【００９０】
一方、前記パワースタック１で、前記電力変換素子１４と前記回路基板１５は互いに接続されて１つの電力変換モジュールを形成できる。前記電力変換モジュールには前記第１回路基板１５１と前記第１電力変換素子１４１及び前記第２回路基板１５２と前記第２電力変換素子１４２が含まれてもよい。そして、前記電力変換モジュールは、前記パワースタック１が変換できる電力の容量によって１つ以上が提供されてもよい。本実施形態の前記電力変換モジュールは３つが提供される。かかる思想に限定されるものではない。
【００９１】
前記ブスバー組立体１６には前記ブスバー組立体１６の一部を通過して外部に露出され得る端子をカバーするスナバ１７（Ｓｎｕｂｂｅｒ）が提供されてもよい。前記スナバ１７は、前記リアクトル１３、前記電力変換素子１４、及び前記回路基板１５に設置された複数の素子などに供給されてもよいサージ電圧やリンギング電圧を吸収するために連結されるＲＣ直列分岐である。また、前記スナバ１７は、素子に流れる電流の急激な変化を防止するために直列で使用する小さなインダクタンスを含んでもよい。すなわち、前記スナバ１７は「衝撃防止具」又は「衝撃防止金具」を指す場合がある。
【００９２】
図５は、本実施形態によるパワースタックの内部を流動する空気の流れを示す図である。
【００９３】
図５を参照すると、本実施形態による空気ダクト１８は、前記フレーム１０の下部に提供されてもよい。そして、前記空気ダクト１８は、前記フレーム１０の内部に配置されてもよい。前記空気ダクト１８は、前記フレーム１０の内部に流入される空気が流動できる通路であると理解することができる。
【００９４】
前記空気ダクト１８は、前記フレーム１０の下端部に提供されるフラット部１８１を含んでもよい。前記フラット部１８１は、前記フレーム１０の開口された下面を遮蔽できる。そして、前記フラット部１８１には前記ファン収容孔１１２と連通される空気流入口１８５が提供されてもよい。すなわち、前記ファン収容孔１１２を通過した外部空気は前記空気流入口１８５を通過して、前記空気ダクト１８の内部に流動できる。
【００９５】
前記空気ダクト１８には前記フラット部１８１と連結され、前記フレーム１０と並んだ方向に延長される垂直部１８４を含むことができる。前記垂直部１８４は前記フラット部１８１で延長され、前記フラット部１８１から垂直な方向へ延長されることができる。そして、前記垂直部１８４は前記フレーム１０の両側面と、前記ヒートシンク１２の一部をカバーするように提供されてもよい。言換すれば、前記フラット部１８１と前記垂直部１８４を連結すると、２面が互いに連通するように開口された多角形で提供されることができる。
【００９６】
前記空気ダクト１８は、前記フラット部１８１の一側で一部が傾斜するように折曲される傾斜部１８２を含んでもよい。前記傾斜部１８２は、前記フラット部１８１の端部で折曲されてもよい。そして、前記傾斜部１８２は、前記垂直部１８４が提供されていない前方又は後方に配置されてもよい。
【００９７】
本実施形態の前記傾斜部１８２は、前記フレーム１０の右側から左側に向う方向に折曲されるように図示された。この時、前記フレーム１０の右側を前記パワースタック１の前方と、前記フレーム１０の左側を前記パワースタック１の後方であると理解することができる。
【００９８】
前記傾斜部１８２の一部は前記ヒートシンク１２に連結されてもよい。この時、前記傾斜部１８２は、前記ヒートシンク１２と並んだ方向に延長される延長部１８３が提供されてもよい。前記延長部１８３は、前記フレーム１０の後方に配置される前記垂直部１８４と並んだ方向に延長されてもよい。
【００９９】
すなわち、前記ヒートシンク１２は、前記垂直部１８４と前記延長部１８３の間に配置されてもよい。言換すれば、前記ヒートシンク１２は、前記垂直部１８４と前記延長部１８３の間に形成された空間に挿入されてもよい。かかる構成によれば、前記空気ダクト１８の内部に流入された外部空気は前記ヒートシンク１２に直ちに伝達されることができる。
【０１００】
一方、前記空気ダクト１８の傾斜部１８２には空気流動孔１８６が提供されてもよい。前記空気流動孔１８６によって前記傾斜部１８２を流動する外部空気の一部は前記空気流動孔１８６を通過して前記ヒートシンク１２に向かう方向に流動できる。
【０１０１】
そして、前記傾斜部１８２には前記空気流動孔１８６に隣接するように配置される流動ガイド１９が提供されてもよい。前記流動ガイド１９は、前記空気流動孔１８６を通過して前記ヒートシンク１２に向かう外部空気の方向をガイドできる。例えば、前記流動ガイド１９は、前記空気流動孔１８６に排出される外部空気を前記電力変換素子１４に向かう方向に案内できる。
【０１０２】
前記流動ガイド１９は、前記傾斜部１８２の一側から前記電力変換素子１４に向かう方向に延長されることができる。そして、前記流動ガイド１９は、一定の角度で傾斜してもよい。前記流動ガイド１９の傾斜した角度は前記空気流動孔１８６から排出される外部空気の方向によって調節できる。
【０１０３】
前記流動ガイド１９によれば、前記空気流動孔１８６を通過して前記フレーム１０の内部に排出される空気を前記電力変換素子１４に向かうようにすることで、前記電力変換素子１４をより迅速に冷却できる。また、前記流動ガイド１９によって前記電力変換素子１４に案内される外部空気の一部は前記ヒートシンク１２の一面を通過できるので、前記ヒートシンク１２の冷却を行うことができる。
【０１０４】
かかる構成によれば、前記パワースタック１の内部には第１空気流路Ａ１と、第２空気流路Ａ２が形成されてもよい。
【０１０５】
前記第１空気流路Ａ１は、前記空気ダクト１８に流入され、前記ヒートシンク１２及び前記リアクトル１３を冷却できる外部空気の流路を指す場合がある。
【０１０６】
前記第２空気流路Ａ２は、前記空気ダクト１８に流入され、前記空気流動孔１８６を通過して、前記流動ガイド１９によって前記電力変換素子１４を冷却できる外部空気の流路を指す場合がある。
【０１０７】
結果として、本実施形態によるパワースタック１は、下部から上部に向かう前記第１空気流路Ａ１と前記第２空気流路Ａ２を形成することによって、前記パワースタック１の冷却効率を増加させることができる。
【０１０８】
また、相対的に温度の低い下部の空気を流入して前記パワースタック１の内部を冷却することによって、冷却効率がより上昇できる。
【０１０９】
また、前記パワースタック１で相対的に高温を発生させる前記リアクトル１３及び前記電力変換素子１４が前記回路基板１５より上方に配置されることによって、前記リアクトル１３及び前記電力変換素子１４の熱によって前記回路基板１５の温度が上昇される問題を予防できる。
【０１１０】
そして、前記パワースタック１の冷却効率が増加することによって、前記パワースタック１の安全性及び製品の寿命が増加される長所を有することができる。
【図１】
2018037659.tif 000003
【図２】
2018037659.tif 000004
【図３】
2018037659.tif 000005
【図４】
2018037659.tif 000006
【図５】
2018037659.tif 000007