CN102420489B - 发热元件的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发热元件的散热结构和电动机，散热结构能够容易地进行组装且散热性优异。所述散热结构包括：基板(5)，其配置在圆筒状的周壁部件(11)的内侧；多个FET(8)，其经连接端子(82)安装于基板(5)并排列在该基板的周边部；以及圆环状的隔垫(7)，其用于散热，并嵌入到周壁部件(11)中。隔垫具有：漏出限制部(71)，其与周壁部件过渡配合或间隙配合；以及散热部(72)，其与周壁部件间隙配合。FET(8)安装于隔垫(7)的内侧。在散热部(72)的外周面设有从末端朝漏出限制部(71)延伸的多个注入槽(77)。在周壁部件(11)与散热部(72)之间的间隙(74)中注入有导热性原料(100)。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于电动机的发热元件的散热结构。
背景技术
电动机有具备控制基板或输出基板的机种。这些基板多设有多个发热量多的FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)等发热元件。因此，那样的电动机要求有能够对发热元件产生的热有效地进行散热的散热结构。
发热元件一般呈矩形块状，其具有以卧在基板的表面的状态进行安装的类型(横向放置型)、以及以立在基板的表面的状态进行安装的类型(纵向放置型)等。
因空间的关系，电动机多采用纵向放置型的发热元件。通常，由于电动机的壳体呈圆筒形状，因此例如通过在其内部形成块状的散热部、或另行安装散热器来形成平坦的支承面。并且，在那里配置贴附有绝缘片的发热元件，并通过对按压板等进行螺纹固定来压住发热元件。
关于纵向放置型的发热元件，公开有这样一种散热结构：在AC适配器中，利用夹子将开关调节器(发热元件)安装于散热器(专利文献1)。在该AC适配器中，开关调节器经硅片与散热器主体抵接，该散热器主体由金属板弯折而形成。并且，利用截面为“コ”字状的夹子对该开关调节器和散热器主体进行夹持使二者紧密接触。
作为横向放置型的发热元件，公开有了由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)(发热元件)等构成的功率模块的组装结构(专利文献2)。该功率模块经导热性的润滑脂组装于逆变器壳体。为了提高功率模块与逆变器壳体之间的紧密接触性，在它们的接合面上分别形成彼此交叉的一组凹槽，利用这些凹槽注入润滑脂。
专利文献1：日本特开2009-252810号公报
专利文献2：日本特开2005-101259号公报
发明内容
如上所述，与壳体有很多平坦面的其他装置相比，电动机的散热结构容易复杂化。并且，由于设有发热元件的基板也多被螺纹固定于壳体，因此这些组装作业耗费时间，是很麻烦的作业。
因此，本发明的目的在于提供能够容易地进行组装且散热性也优异的散热结构等。
本发明的散热结构包括：壳体部件，其内部是圆筒状；基板，其配置于所述壳体部件的内侧；多个发热元件，其经由引脚安装在所述基板上，并排列在所述基板的周边部；以及散热用的隔垫，该隔垫呈圆环状或圆弧状，并且被嵌入于所述壳体部件。
所述隔垫具有：漏出限制部，其与所述壳体部件过渡配合或间隙配合；以及散热部，其与所述漏出限制部连续地设置，该散热部的直径形成得比所述漏出限制部的直径小，该散热部与所述壳体部件间隙配合。所述多个发热元件分别安装于所述隔垫的内侧。在所述散热部的外周面设有从末端朝所述漏出限制部延伸的多个槽。并且，在所述壳体部件与所述散热部之间注入有导热性原料。
根据这样的结构的散热结构，由于隔垫基本上形成得比壳体部件的内径小，因此通过例如热压配合等能够容易地放入壳体部件中，而不会对隔垫施加额外的负载。
由于隔垫设有与壳体部件过渡配合或间隙配合的漏出限制部，因此即使不进行螺纹固定、而仅将隔垫嵌入到壳体部件，就能够容易地使隔垫支承于壳体部件。
散热部与壳体部件间隙配合，并且在该散热部与壳体部件之间形成有间隙，在散热部的外周面设有从末端部朝漏出限制部延伸的多个槽，因此在向壳体部件与散热部之间的间隙注入导热性原料时，通过将导热性原料注入槽内，能够使导热性原料容易地遍布到壳体部件与散热部之间。通过漏出限制部能够防止注入的导热性原料漏出。
在隔垫的内侧安装有发热元件，该隔垫隔着导热性原料的薄层与壳体部件成为一体，因此能够使发热元件的热有效地向壳体部件散热。并且，由于基板隔着多个发热元件与隔垫成为一体，因此即使不与壳体部件进行螺纹固定，基板也能够支承于壳体部件。
并且，隔垫的所述槽优选设置成避开了与所述发热元件紧密接触的部位。
这样，在发热元件与壳体部件对置的部分，由于两者之间始终仅仅隔着导热性原料的薄层，因此能够有效地使发热元件的热散出。
具体来说，所述槽的间距优选设定为20～30mm。
这样，能够使导热性原料稳定地遍布到壳体部件与散热部之间的间隙中。
散热结构例如可采用夹子构成。具体来说，在所述漏出限制部及所述散热部的内侧形成有多个平的散热面。与所述散热部的末端部分连续地设有支承壁部。在所述支承壁部的内侧形成有多个与所述散热面连续的支承面。所述发热元件被安装成与所述散热面及所述支承面紧密接触。并且，经所述支承面彼此紧密接触的所述发热元件的一部分和所述支承壁部通过利用夹子进行夹持而被固定。
这样，能够更加容易地形成散热结构，并且生产效率优异。
该散热结构特别适于电动机。具体来说，具有上述散热结构的电动机具有圆筒状的定子，该定子固定于所述壳体部件的内部。并且，所述基板支承于所述定子。
根据这样的结构的电动机，即使不进行螺纹固定等也能够将基板及发热元件与定子一同组装于壳体部件，因此生产效率优异。
如上所述，根据本发明，能够提供可容易地进行组装且散热性也优异的散热结构等。
附图说明
图1是示出应用了本发明的电动机的概要图，其一部分利用截面表示。
图2是用来对隔垫的组装进行说明的概要立体图。
图3是用来对电动机的组装进行说明的概要图。
图4是示出电动机的主要部分的概要剖视图。
图5是沿图4中的V-V线的概要剖视图。
图6是示出电动机的主要部分的概要的局部放大图。
图7是用来对导电性原料的注入过程进行说明的图。
标号说明
1：轴；2：电动机壳体；3：转子；4：定子；5：输出基板；7：隔垫；8：FET、电源IC(发热元件)；9：夹子；11：周壁部件(壳体部件)；44：支承销；71：漏出限制部；72：散热部；73：支承壁部；74：间隙；75：散热面；76：支承面；77：注入槽；81：元件主体；82：连接端子；83：薄膜部件；84：接纳空间；100：粘接剂(导热性原料)。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式具体地进行说明。但下面的说明本质上只是示例性表示，对本发明、其应用物或其用途不作限制。
图1示出了应用了本发明的电动机的一个示例。该电动机具有轴1、电动机壳体2、转子3、定子4、输出基板5、控制基板6以及隔垫7等。
电动机壳体2由如下部件构成：周壁部件11(壳体部件)，其内部为圆筒状；第一端盖部件12，其用于堵塞周壁部件11的一个开口；以及第二端盖部件13，其用于堵塞周壁部件11的另一个开口。周壁部件11、第一端盖部件12、以及第二端盖部件13均由金属制成。在第一端盖部件12的中央设有轴孔12a。在第一端盖部件12和第二端盖部件13的内侧分别安装有轴承14。轴1经由这些轴承14、14被支承成能够自如旋转。并且，轴1的末端部分从轴孔12a向电动机壳体2的外侧凸出。
转子3是在中心形成有贯通孔的圆筒状的部件，该转子3固定于轴1的靠近第一端盖部件12的部分。在转子3的外周部分设有多个磁铁31。圆筒状的定子4与转子3隔开微小的间隙地配置。
定子4是由定子铁心41、绝缘体42、以及多个线圈43等构成的复合部件。定子铁心41通过将多块金属板层叠起来而形成，该定子铁心41具有呈放射状地配置的多个齿部(未图示)。定子铁心41的外径形成得比周壁部件11的内径稍大。这些齿部分别用绝缘性的绝缘体42覆盖，通过将导电线隔着绝缘体42卷绕在各齿部，形成了多个线圈43。
在绝缘体42设有多个支承销44。具体来说，如图2所示，各支承销44设置在绝缘体42的露出于定子4的一个端部的外周部分。各支承销44均等地配置在定子4的周向上的多处。并且，在这些支承销44安装有输出基板5。输出基板5通过安装于支承销44而被定位。
输出基板5是在中央形成有开口51的圆环状的基板，轴1被插入该开口51中，输出基板5与周壁部件11的中心线大致垂直地配置在周壁部件11的内侧。输出基板5的外径形成得比周壁部件11的内径小，以便在输出基板5与电动机壳体2之间形成间隙。在输出基板5安装有FET8及电源IC(发热元件)等电子部件。在本实施方式中，安装有六个FET8和一个电源IC，它们以沿周向排列在输出基板5的周边部的方式配置(参照图4)。再者，电源IC与FET8用途虽然不同，但均是发热量多的元件，形状也大致相同(也将两者一并称为“FET8等”)。
各FET8是已知的纵向放置型的FET，其具有矩形块状的元件主体81、以及从元件主体81的一个端部凸出的三根连接端子82(pin，引脚)。元件主体81通过将元件块81a与散热板81b重合而形成(参照图5)。散热板81b的尺寸形成得比元件块81a长，在元件主体81的另一个端部，散热板81b从元件块81a相对地凸出。
各FET8经连接端子82以与输出基板5大致垂直地延伸的方式安装于输出基板5。连接端子82与输出基板5的预定部位电连接。电源IC也与FET8一样。并且，在本实施方式中，FET8等使用夹子9与隔垫7组装成一体。
隔垫7具有使FET8等产生的热散热到电动机壳体2的功能、以及对输出基板5等进行支承的功能。即，隔垫7与电动机壳体2等配合而构成将FET8等的热散出的散热结构。本实施方式的隔垫7采用导热性优异的铝等金属通过模铸(die cast)制法而形成为圆弧(优弧)形状。隔垫7具有漏出限制部71、与漏出限制部71连续地设置的散热部72、以及与散热部72的末端部分连续地设置的支承壁部73。
漏出限制部71形成为沿着隔垫7的下侧的边缘延伸的细长的带状。漏出限制部71具有与周壁部件11的内径相同或稍小的外形，该漏出限制部71与周壁部件11过渡配合或间隙配合。散热部72形成为其直径比漏出限制部71的直径小，散热部72以在与周壁部件11之间形成小的间隙74的方式进行间隙配合。在散热部72的外周面设有多个注入槽77，后面将对其另外进行说明。
支承壁部73的截面形成为与隔垫7的外轮廓线内接的多边形，在本实施方式中，支承壁部73具有在隔垫7的周向折曲地相连的五个矩形的单位壁部73a。与支承壁部73相对应地，隔垫7的半径方向内侧的截面形成为多边形。具体来说，在漏出限制部71及散热部72的半径方向内侧形成了平散热面75。并且，在各单位壁部73a的半径方向内侧与这些散热面75在同一平面相连续地也形成有平的支承面76。
夹子9是对钢板进行冲压加工而形成的截面为大致U字状的弹性部件。夹子9具有基板91、以及与基部91连续地设置并彼此对置的一对夹持片92、92。
FET8等通过利用夹子9的夹持片92进行夹持而安装于隔垫7(参照图5)。具体来说，各散热板81b安装成隔着绝缘性的薄膜部件83(绝缘薄膜)与各单位壁部73a的散热面75及支承面76间接地紧密接触。并且隔着支承面76彼此紧密接触的FET8等的一部分(凸出的散热板81b的部分)与单位壁部73a通过利用夹子9进行夹持而被固定。为了使夹子9不碍事，在周壁部件11与单位壁部73a之间设有空间(接纳空间84)。
通过利用夹子9对FET8等进行夹持，能够简单地将FET8等安装于隔垫7，并能够简单地使输出基板5与隔垫7成为一体。并且，由于输出基板5与定子4成为一体，因此如图3所示，定子4、隔垫7以及输出基板5能够形成为一体。
如图3所示，形成为一体的定子4等一并与周壁部件11配合。具体来说，在使周壁部件11温度升高而膨胀、使其内径充分大于定子铁心41的外径的状态下，使定子4等嵌入周壁部件11(热压配合)。当周壁部件11冷却而回复至原状态时，定子铁心41以压接(压力紧固)的方式与周壁部件11过盈配合。另一方面，隔垫7的漏出限制部71与周壁部件11过渡配合或间隙配合，并且隔垫7的散热部72与周壁部件11间隙配合。
输出基板5由于经定子4与隔垫7支承于周壁部件11，因此不进行螺纹固定等就能够牢固地固定于电动机壳体2。定子铁心41的外径由于比隔垫7的外径大，因此在嵌入时能够防止隔垫7与周壁部件11接触。再有，也可以使周壁部件11从定子4等的上方套入。
在安装于电动机壳体2内的隔垫7的散热部72与周壁部件11之间存在小的间隙74。为了提高FET8等的散热性，在该间隙74中注入导热性原料100，从而形成薄膜状的导热层。
在本实施方式中，导热性原料100采用了硅系粘接剂。导热性原料100是至少在注入时具有流动性的原料即可，例如也可以是固化性的液体状或凝胶状的树脂、或润滑脂等。特别优选固化前呈液体状的粘接剂。这是因为，在注入时，能够稳定地填充到间隙74中，且在固化后能够加强隔垫7相对于电动机壳体2的固定。
并且，在隔垫7设有多个注入槽77，以使粘接剂100遍布于间隙74中。
如图2及图6所示，注入槽77设置在散热部72的外周面，并从散热部72的末端朝漏出限制部71延伸。注入槽77的靠漏出限制部71侧的一个端部被堵塞，而另一个端部及外周面侧是开放的。
各注入槽77设置在避开与FET8等紧密接触的部位的部位，具体来说设置在彼此相邻的两个单位壁部73a的连接部分的附近。因此，在对置的FET8等与周壁部件11之间，由于始终形成有薄膜状的导热层，因此能够有效地使FET8等的热散出。
如图7所示，注入槽77的间距P优选设定为20～30mm。这样，能够使粘接剂100无遗漏地遍布于间隙74中。
使漏出限制部71处于下侧，从各注入槽77注入粘接剂100。这样，粘接剂100进入注入槽77的深底部。通过漏出限制部71限制了粘接剂100的漏出。如图7中箭头及假想线所示，粘接剂100从注入槽77的两侧通过毛细管作用等被吸入间隙74中，并从漏出限制部71侧逐渐扩展。因此，粘接剂100能够广泛地遍布到间隙74中。
根据这样构成的散热结构，FET8等的热从散热板81b经薄膜部件83传递到隔垫7的散热部72、支承壁部73以及漏出限制部71，并且通过粘接剂100传递到电动机壳体2，从而向外部空气散热。
再者，本发明的散热结构等不限于上述的实施方式，还包括其以外的各种结构。
例如在上述的实施方式的电动机中，定子4和输出基板5配置在一个电动机壳体2内，但也可以分别构成收纳定子4的部分和收纳输出基板5的部分。基板不限于输出基板5。隔垫7的形状也可以是圆环形状。
例如当隔垫7及FET8等具有绝缘性时等，也可以不经薄膜部件83而直接将FET8等安装于隔垫7。将FET8等安装于隔垫7不限于采用夹子9，也可以利用双面胶带等进行粘接。电动机壳体也可以是树脂制的。
基板对定子的支承不限于支承销。例如也可以在绝缘体一体地形成支承基板的支承结构(能够与基板配合的凹部等)，或将支承件安装于定子，并利用该支承件对基板进行支承。
Claims (7)
1.一种散热结构，其包括：壳体部件，其内部是圆筒状；基板，其配置于所述壳体部件的内侧；多个发热元件，其经由引脚安装在所述基板上，并排列在所述基板的周边部；以及散热用的隔垫，该隔垫呈圆环状或圆弧状，并且被嵌入于所述壳体部件，其中，
所述隔垫具有：漏出限制部，其与所述壳体部件过渡配合或间隙配合；以及散热部，其与所述漏出限制部连续地设置，所述漏出限制部处于该散热部下侧，该散热部的直径形成得比所述漏出限制部的直径小，该散热部与所述壳体部件间隙配合，
所述多个发热元件分别安装于所述隔垫的内侧，
在所述散热部的外周面设有从末端朝所述漏出限制部延伸的多个槽，
在所述壳体部件与所述散热部之间注入有导热性原料。
2.根据权利要求1所述的散热结构，其中，
所述槽设置成避开了与所述发热元件紧密接触的部位。
3.根据权利要求2所述的散热结构，其中，
在所述漏出限制部及所述散热部的内侧形成有多个平的散热面，
与所述散热部的末端部分连续地设有支承壁部，
在所述支承壁部的内侧形成有多个与所述散热面连续的支承面，
所述发热元件被安装成与所述散热面及所述支承面紧密接触，
经所述支承面彼此紧密接触的所述发热元件的一部分和所述支承壁部通过利用夹子进行夹持而被固定。
4.根据权利要求2所述的散热结构，其中，
所述槽的间距设定为20～30mm。
5.根据权利要求4所述的散热结构，其中，
在所述漏出限制部及所述散热部的内侧形成有多个平的散热面，
与所述散热部的末端部分连续地设有支承壁部，
在所述支承壁部的内侧形成有多个与所述散热面连续的支承面，
所述发热元件被安装成与所述散热面及所述支承面紧密接触，
经所述支承面彼此紧密接触的所述发热元件的一部分和所述支承壁部通过利用夹子进行夹持而被固定。
6.根据权利要求1所述的散热结构，其中，
在所述漏出限制部及所述散热部的内侧形成有多个平的散热面，
与所述散热部的末端部分连续地设有支承壁部，
在所述支承壁部的内侧形成有多个与所述散热面连续的支承面，
所述发热元件被安装成与所述散热面及所述支承面紧密接触，
经所述支承面彼此紧密接触的所述发热元件的一部分和所述支承壁部通过利用夹子进行夹持而被固定。
7.一种电动机，其具有权利要求1至6中任一项所述的散热结构，其中，
所述电动机具有圆筒状的定子，该定子固定在所述壳体部件的内部，
所述基板支承于所述定子。
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