CN103929926A - 具备散热器的马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达驱动装置，能够稳定地固定各构成要素且能实现小型化。马达驱动装置具有：多个具有用于驱动马达的电路的基板；分别安装于基板的半导体元件；安装于基板的至少一方的至少一个滤波电容器；以及具备与半导体元件邻接配置的传热面的散热器。滤波电容器收纳于扫描空间内的方式进行配置，该扫描空间沿与正面方向相反的方向扫描接近基准面且与基准面大致平行地设置的第一印制电路板而形成，并且配置为从第一印制电路板隔开距离。

Description

具备散热器的马达驱动装置

技术领域

本发明涉及具备散热器的马达驱动装置，该散热器用于对安装于基板的半导体元件进行散热。

背景技术

一般地，在以一块印制电路板进行具备散热器的马达驱动装置的电路设计的情况下，在将该印制电路板安装于马达驱动装置的状态下，在沿正面方向（与该印制电路板垂直的方向）观察时的该马达驱动装置的面积大致与印制电路板的面积相等，因印制电路板的面积而使马达驱动装置（散热器）大型化。因此，例如在日本特开2002-246779号公报中，记载有以使整体的占用体积变小为目的，安装有相互正交的2块电路基板的散热设备。

另外，作为实现散热器的小型化的其他例子，在日本特开2010-187504号公报中记载有如下变换器装置：为了使安装有电容器的电容器基板和安装有半导体元件的印制电路板热分离，在散热器的不同平面上配置电容器基板和安装有半导体元件的印制电路板。

在日本特开2002-246779号公报所记载的装置中，由于电路基板的固定部位为1处或电路基板为悬臂构造，因此存在电路基板的固定不稳定的隐患。另外，由于各电路基板独立，因此安装正面的基板面积与所设计的回路对应地变大，还存在其安装正面的横向宽度变大的可能性。

另外，在日本特开2010-187504号公报中，虽然将电容器基板设置于散热器的侧面，但是因滤波电容器需要某种程度的容量而具有一定的高度，即使将电容器基板配置于散热器的侧面，也不会有助于安装正面的横向宽度的（大幅度的）小型化。

发明内容

因此本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种能够稳定地固定各构成要素并且能够实现小型化的马达驱动装置。

为了达成上述目的，本发明提供一种马达驱动装置，其具有：用于驱动马达的电路分割而形成的第一基板及第二基板；将上述第一基板及第二基板以相互交差的方式连接的连接部；分别安装于上述第一基板及第二基板的半导体元件；具备与安装于上述第一基板的半导体元件邻接的第一产热面的散热器；以及配置于沿着与上述第一传热面垂直的方向扫描上述第一基板的扫描空间内并且配置为从上述第一基板隔开距离的电容器。

在优选的实施方式中，上述电容器是通过螺栓紧固于从上述第一基板延伸的第一导电性臂部件的螺纹紧固式电容。

在优选的实施方式中，上述电容器安装于电容器基板，该电容器基板安装在从上述第一基板延伸的第二导电性臂部件。

在优选的实施方式中，上述电容器安装于将上述第二基板朝向与上述第一基板垂直的方向延长而形成的延长部分。

在优选的实施方式中，上述散热器的一部分具有朝向与上述第一传热面垂直的方向延伸而形成的突出部分，并且在上述突出部分安装有半导体元件。

在优选的实施方式中，在上述散热器的面方向不同的至少两个传热面上邻接配置有半导体元件。在这种情况下，上述散热器也可以具有相对于上述第一传热面以倾斜的角度相互平行地延伸的多个散热片，或者散热器也可以具有朝向分别相对于上述至少两个传热面垂直的方向延伸的多个散热片。

附图说明

通过附图对以下优选的实施方式进行说明会使本发明的上述又或是其他的目的、特征以及优点更加明确。

图1a是表示本发明的第一实施方式的马达驱动装置的概要结构的立体图。

图1b是从与图1a不同的方向观察第一实施方式的马达驱动装置的立体图。

图1c是从上方观察第一实施方式的马达驱动装置的图。

图2是表示本发明的第二实施方式的马达驱动装置的概要构造的立体图。

图3是表示本发明的第三实施方式的马达驱动装置的概要构造的立体图。

图4a是表示本发明的第四实施方式的马达驱动装置的概要构造的立体图。

图4b是从与图4a不同的方向观察第四实施方式的马达驱动装置的立体图。

图4c是从上方观察第四实施方式的马达驱动装置的图。

图5是表示马达驱动装置的散热器的构成例的图。

图6是表示马达驱动装置的散热器的其他构成例的图。

具体实施方式

图1a～图1c是表示本发明的第一实施方式的马达驱动装置10的基本构造的图。马达驱动装置10具有：具有用于驱动图1a所示意性地图示的马达12的电路的多个（图示例为两个）基板14及基板16；分别安装于基板14及基板16的半导体元件18及20；安装于基板14及基板16的至少一方的至少一个（图示例为3个）的滤波电容器22；以及具备与半导体元件18及20相邻地配置的传热面的散热器24。此外，本发明的“半导体元件”选择包含晶体管、功率元件、二极管、集成电路（IC）以及电阻等，但不包含上述滤波电容器22等电容。

在第一实施方式中，基板14以及16是印制电路板，用于驱动马达12所必需的电路被分割并通过铜箔的印刷等形成在各基板上。另外，基板14以及16并不相互平行，而是以相互交差（图示例为正交）的方式通过连接部26互相连接。此外，连接部26只要固定两个印制电路板的位置关系（图示例为正交关系）且电连接两个印制电路板，可以是任何部件，能够使用已知的基板连接器、端子台等。

在印制电路板14以及16与散热器24之间分别配置至少一个半导体元件18以及20，图示例中第一印制电路板14与散热器24的第一传热面28之间配置有两个第一半导体元件18，第二印制电路板16与散热器24的第二传热面30之间配置有3个第二半导体元件20，第一传热面28和第二传热面30面方向不同，即并不相互平行（图示例为正交）。各半导体元件与散热器24的第一传热面28或第二传热面30抵接，由此马达驱动时从各半导体元件产生的热向散热器24进行散热。此外，在第一实施方式中，如图1c所示各半导体元件通过螺旋夹等固定于散热器24，其结果为印制电路板14以及16与散热器24的位置关系被固定，但也可以通过螺旋夹等将印制电路板14以及16直接固定于散热器24。

图示例中散热器24具有大致立方体形状，具有在内部具备散热片（参照后述的图5以及图6）的散热构造。另外，印制电路板14以及16分别配置为与散热器24的传热面28以及30大致平行。此外，在本发明中，将与半导体元件抵接的一个传热面（图示例中为第一传热面28）称为“基准面”，将朝向基准面28且与该基准面垂直的方向（图示为箭头32）称为“正面方向”。

如图1c所示，滤波电容器22以收纳于扫描空间（前方投影空间）34内的方式进行配置，该扫描空间34沿与正面方向相反的方向（与基准面28垂直且与散热器相反的一侧）扫描接近基准面28并与基准面28大致平行地设置的第一印制电路板14而形成，并且滤波电容器22并不直接安装于第一印制电路板14，而是安装于马达驱动装置的第一印制电路板14以外的部分，配置为从第一印制电路板14隔开距离。在第一实施方式中，滤波电容器22将与第一印制电路板14正交的第二印制电路板16安装于向与正面方向相反的方向延长的延长部分36。

虽然期望作为整体而紧凑地形成马达驱动装置10，但从其设置位置等观点来看，前提是对扫描空间34的空间限制较少。因此，即使在扫描空间34内配置比较大型的滤波电容器22也没问题。另外，本发明中通过使用至少两块印制电路板并接近散热器24的传热面进行配置，从而能够减小各印制电路板的大小，同时能够使散热器24的基准面28也随之变小。再有，因为滤波电容器配置为从第一印制电路板14隔开距离，所以能够在沿正面方向观察时的滤波电容器22的后方投影空间内配置半导体元件18，这也有助于装置的小型化。另外，因为各印制电路板不仅通过半导体元件固定于散热器而且通过连接部相互结合，所以各印制电路板被稳定地固定。

图2是表示本发明的第二实施方式的马达驱动装置10a的基本构造的图。第二实施方式与第一实施方式的不同点在于滤波电容器的安装方式，因此对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图2所示，滤波电容器22并不安装于如图1所示的基板，而是螺纹紧固式的电容。详细来说，在第一印制电路板14安装端子台40，滤波电容器22a通过螺栓44被紧固于从端子台40（与正面方向相反的方向）延伸的导电性（例如金属制）的第一臂部件42。根据这样的构造，滤波电容器22a能够配置于与图1c所示的扫面空间34同样的扫描空间内，并且从第一印制电路板14隔开距离进行配置，所以也能够在沿正面方向观察时的滤波电容器22a的后方投影空间内配置半导体元件18。此外，在该情况下，可以不在第二印制电路板16a上如第一实施方式的第二印制电路板16那样设置延长部分36。

图3是表示本发明的第三实施方式的马达驱动装置10b的基本构造的图。第三实施方式与第一实施方式的不同点在于滤波电容器的安装方式，因此对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图3所示，滤波电容器22b并不安装于如图1a～图1c所示那样的基板上，而是安装于另行设置的电容器基板46。详细来说，在从第一印制电路板14（与正面方向相反的方向）延伸的导电性（例如金属制）的第二臂部件48上安装电容器基板46，并在电容器基板46上直接安装（实装）至少一个（图示例中为8个）滤波电容器22b。通过这样的构造，也能够在与图1c所示的扫描空间34同样的扫描空间内配置滤波电容器22b，并因为滤波电容器22b配置为从第一印制电路板14隔开距离，所以也能够在沿正面方向观察时的滤波电容器22b的后方投影空间内配置半导体元件18。此外，在该情况下，也可以不在第二印制电路板16b上如第一实施方式的第二印制电路板16那样设置延长部分36。

此外，在图1a～图3的例子中，虽然将散热器24的基准面28和与之正交的第二面30用作传热面，但还能够将第二面30的相反侧的面31、散热器的上表面33（参照图1b）用作传热面。在该情况下，还设置有安装有与面31、33相邻接的半导体元件的印制电路板（未图示），这些印制电路板与第一或第二基板通过像连接部26那样的机构连接。

图4a～图4c是表示本发明的第四实施方式的马达驱动装置10c的基本构造的图。第四实施方式与第一实施方式的不同点在于散热器和第二印制电路板所涉及的构造，因此对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略详细的说明。

如图4a所示，散热器24c的一部分（图示例中为侧壁30c）具有形成为朝向与基准面28大致垂直的方向（与正面方向相反的方向）突出的突出部分50c，并在突出部分50c与第二印制电路板16c之间配置半导体元件20。虽然在第二印制电路板16c上安装滤波电容器22这一点与第一实施方式相同，但是在沿正面方向32观察时第二印制电路板16c收纳于散热器24c的基准面28的前方投影空间内，所以能够构建在宽度方向（图4c中左右方向）上比第一实施方式更紧凑的马达驱动装置。

在第四实施方式中，与第一实施方式相同，滤波电容器22以收纳于扫描空间（前方投影空间）34c内的方式进行配置，该扫描空间34c沿与正面方向相反的方向（与基准面28垂直且与散热器相反的一侧）扫描与基准面28大致平行地设置的第一印制电路板14c而形成，并且滤波电容器22并不直接安装于第一印制电路板14c，而是配置为从第一印制电路板14c隔开距离。另外能够在滤波电容器22的后方投影空间内配置半导体元件18这一点也与第一实施方式相同。

图5以及图6是在如图1a～图3分别所示的第一～第三实施方式那样将散热器24的两个面28以及30用作传热面的情况下，对形成于散热器内部的散热片的优选的形状进行说明的图。此外，在图5以及图6中，省略滤波电容器的图示。

首先，在图5所示的例子中，就各个散热器24的两个传热面28以及30而言，设置有相对于传热面而垂直且沿与半导体元件相反的一侧延伸的多个散热片。具体来说，散热器24具有：多个第一散热片52，该第一散热片52从第一传热面28的背面朝向与第一传热面28垂直且与设置有半导体元件18的一侧相反的一侧延伸；以及多个第二散热片54，该第二散热片54从第二传热面30的背面朝向与第二传热面30垂直且与设置有半导体元件20的一侧相反的一侧延伸。

在图5的例子中，能够有效地对各半导体元件进行散热。另外，即使在如上所述地使用面方向不同的3个以上的传热面的情况下，也能够设置从各传热面垂直延伸的散热片。

接下来，在图6所示的例子中，设置有相对于散热器24的两个传热面28以及30双方以倾斜的角度且沿与半导体元件相反的一侧延伸的多个散热片。具体来说，散热器24具有：多个第一散热片56，该第一散热片56以从第一传热面28的背面相对于传热面28大于0度且小于90度的角度（优选30度～60度，更优选为40度～50度）朝向与设置有半导体元件18的一侧相反的一侧延伸；以及多个第二散热片58，该第二散热片58以从第二传热面30的背面相对于传热面30大于0度且小于90度的角度（优选60度～30度，更优选为50度～40度）朝向与设置有半导体元件20的一侧相反的一侧延伸。再有，如图6所示，第一散热片56延伸的角度与第二散热片58延伸的角度相同（即各散热片相互平行）。

在图6的例子中，因为散热片全部以相同角度延伸，所以在得到一定程度的散热效果之外，散热器的结构比图5的例子更简单，能够以低成本制作散热器。

根据本发明，因为马达驱动用电路被分割至多个基板，即使是一块的话比较大的电路也能够不使从正面观察到的散热器的基准面的面积（长宽尺寸）增加地安装散热器。另外，由于还能够将比较大型的电子器件、即电容器收纳于规定的空间内，因此能够实现马达驱动装置的小型化。再有，因为各基板能够通过半导体元件以及连接部在两个部位以上与散热器的传热面平行地固定，所以比以往更稳定地固定基板。

作为滤波电容器具体的安装方式，可以是相对于从第一基板延伸的臂部件的螺旋夹、向安装于臂部件的电容器基板的安装、或者向将第二基板沿与第一基板垂直的方向延长而形成的延长部分的安装，任一个都不需要复杂的构造。

在将半导体元件邻接配置于散热器的两个传热面的情况下，通过在散热器上设置相对于第一传热面以倾斜的角度相互平行地延伸的多个散热片或分别相对于两个传热面沿垂直方向延伸的多个散热片，能够有效地从各传热面进行散热。

Claims (8)

1.一种马达驱动装置，其特征在于，具有：

用于驱动马达（12）的电路分割而形成的第一基板（14、14c）及第二基板（16、16a、16b、16c）；

将上述第一基板及第二基板以相互交差的方式连接的连接部（26）；

分别安装于上述第一基板及第二基板的半导体元件（18、20）；

具备与安装于上述第一基板的半导体元件邻接的第一传热面（28）的散热器（24、24c）；以及

配置在沿着与上述第一传热面垂直的方向扫描上述第一基板的扫描空间（34、34c）内、并且配置为从上述第一基板隔开距离的电容器（22、22a、22b）。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述电容器（22a）是通过螺栓（44）紧固于从上述第一基板延伸的第一导电性臂部件（42）的螺纹紧固式电容。

3.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述电容器（22b）安装于电容器基板（46），该电容器基板（46）安装在从上述第一基板延伸的第二导电性臂部件（48）。

4.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述电容器（22）安装于将上述第二基板朝向与上述第一基板垂直的方向延长而形成的延长部分（36）。

5.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述散热器的一部分具有朝向与上述第一传热面垂直的方向延伸而形成的突出部分（50c），并且在上述突出部分安装有半导体元件（20）。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

在上述散热器的包括上述第一传热面的至少两个传热面（28、30）上邻接配置有半导体元件（18、20），上述至少两个传热面（28、30）的面方向不同。

7.根据权利要求6所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述散热器具有相对于上述第一传热面以倾斜的角度相互平行地延伸的多个散热片（56、58）。

8.根据权利要求6所述的马达驱动装置，其特征在于，

上述散热器具有朝向分别相对于上述至少两个传热面垂直的方向延伸的多个散热片（52、54）。