CN105744801B - 电子装置以及使用该电子装置的执行器 - Google Patents

电子装置以及使用该电子装置的执行器 Download PDF

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Abstract

公开了电子装置以及使用该电子装置的执行器。电子装置具有基板(5)、散热器(7)和导热材料(9)。基板具有第一表面(51)，在该第一表面上布置有电子部件(31)。散热器具有(i)第二表面(71)和(ii)第二表面上的环形槽(73、74、76、77)，并且面向电子部件，其中，第二表面面向第一表面并且与电子装置保持距离，环形槽呈环状延伸并且限定被环形槽围绕的区域(730、740)。导热材料被布置在第一表面和第二表面之间以与电子部件和环形槽接触。导热材料将电子部分产生的热导向散热器。

Description

电子装置以及使用该电子装置的执行器
技术领域
本公开内容涉及一种电子装置以及一种使用该电子装置的执行器。
背景技术
已知电子装置具有基板以及散热器，其中基板上布置有电子部件。散热胶(radiation gel)作为导热材料被填充在基板和散热器之间，使得由电子部件产生的热通过散热胶传递至散热器。这样的电子装置例如在专利文件1(JP 2013-232654 A)中进行描述。专利文件1中描述的电子装置具有散热器(heat sink)，该散热器的表面具有突出部分和凹陷部分以抑制散热胶的转移，以使散热胶相对于散热器的粘附力得到改进。
然而，根据由本公开内容的发明人进行的研究，散热胶的转移不能被具有突出部分和凹陷部分的表面的这种简单结构所充分地抑制。
例如，在电子装置中，由于温度变化，散热胶可能膨胀，基板中可能产生翘曲，并且散热器可能膨胀。因而，占据了在基板与散热器之间所限定的空隙的散热胶的体积可能会相对增大。当散热胶的体积相对增大时，散热胶被基板和散热器挤压，并且在基板与散热器之间扩展。
在基板与散热器之间所限定的空隙不均匀的情况下，当散热胶的体积反复变化时，散热胶在散热器的突出部分和凹陷部分之间转移，并且从散热胶初始被布置的位置转移开。因此，散热胶从受到热辐射的电子部件转移开，并且电子部件的散热效率会降低。
此外，例如当电子装置被安装在车辆中时，电子装置会震动。在此情况下，散热胶的转移可能无法被具有突出部分和凹陷部分的表面的简单结构所抑制。因此，电子部件的散热效率会降低。
发明内容
本公开内容解决上述问题。因此，本公开内容的目的是提供一种电子装置并提供一种具有该电子装置的执行器，在该电子装置中，甚至在温度变化的情况下以及在电子装置震动的情况下，导热材料也可以可靠地与电子部件接触。
电子装置具有基板、散热器和导热材料。基板具有第一表面，在第一表面上布置有电子部件。散热器具有(i)第二表面和(ii)第二表面上的环形槽，并且面向电子部件，其中，第二表面面向第一表面并且与电子部件间隔开，环形槽呈环状延伸并且限定被环形槽围绕的区域。导热材料被布置在第一表面与第二表面之间以接触电子部件和环状槽。导热材料将电子部件产生的热导向散热器。
执行器包括上述电子装置和旋转电机。电子装置控制旋转电机的通电。旋转电机旋转地操作负载。
对于上述结构，散热器的第二表面在环形槽的径向方向上是不平坦的，换言之，具有不规则性。当外力在径向方向上被施加到导热材料时，大的摩擦力由于该不规则性而被施加到导热材料。也就是说，导热材料相对于第二表面的粘附力在径向方向上增强。
另一方面，第二表面在环形槽的圆周方向上是平坦的，也就是说，不具备不规则性。
因此，当外力在圆周方向上被施加到导热材料时，通常，弱摩擦力被施加到导热材料。也就是说，导热材料相对于第二表面的粘附力在圆周方向上通常较弱。
因此，导热材料在径向方向上相对难以转移，而在圆周方向上容易转移。
于是，假设一种情况。在此情况下，(i)第一表面和第二表面之间所限定的空隙是不均匀的，以及(ii)导热材料被应用到的应用区域包括空隙相对大的大区域和空隙相对小的小区域。
当导热材料的体积相对增长时，导热材料在圆周方向上从小区域转移到大区域，而非在径向方向上从环形槽的内侧转移到外侧。也就是说，导热材料被环形槽引导为不从应用区域转移开，在该应用区域中导热材料可以与电子部件接触。当导热材料的体积下降至初始体积时，导热材料在圆周方向上沿着环形槽转移至初始位置。
因此，甚至在导热材料的体积反复变化的情况下，也防止了导热材料与电子部件间隔开。
甚至在电子装置的震动使导热材料转移的情况下，通过环形槽也可以产生同样的效果。
因此，根据本公开内容，甚至在温度变化的情况下以及在电子装置震动的情况下，导热材料也可以可靠地与电子部件接触。
附图说明
本公开内容的上述及其他的目的、特征及优点将通过参考附图进行的以下详细描述而变得更清晰。
图1是示意性地示出了实施例的执行器的截面图。
图2是图1中示出的部分II的局部放大图。
图3是示出散热器的表面的放大平面图。
图4是示出了基板与散热器之间的空隙非均匀地变化的状况的局部放大图。
图5是示出了散热器的表面以及说明了散热胶的移动的放大平面图。
图6是示出了修改示例的环形槽的示意图。
图7是示出了修改示例的环形槽的示意图。
图8是示出了修改示例的环形槽的示意图。
图9是示出了修改示例的环形槽的示意图。
图10是示出了比较示例的栅格槽的示意图。
具体实施方式
本实施例的电子装置被用于执行器中。下文中，将参考图1至图4描述执行器1。
执行器1例如被用于电动助力转向装置。电动助力转向装置通过将从执行器1输出的转向辅助扭矩经由减速齿轮传送到柱或齿条来辅助驾驶员的转向操作。
(执行器的配置)
将参考附图1描述执行器1的示意性配置。
执行器1具有作为旋转电机的电机2、以及作为对电机2的通电(energization)进行控制的电子装置的控制器3。控制器3在电机2的轴向方向上被布置在电机2的一侧，并且电机2和控制器3形成为一体。电机2的轴向方向将在后文中仅被称为轴向方向。
电机2例如是三相无刷电机，并且具有电机壳体21、定子22、两对绕组23和24、转子25、以及轴26。
电机壳体21是由诸如铝的金属材料制造的，并且具有有底的圆筒形状。电机壳体21具有圆筒部分211和两个底部212、213，底部212、213被布置在圆筒部分211的开口处。底部212、213各自具有轴承孔215、216，轴承孔215、216通常在底部212、213的中心。轴承(未示出)被布置在每一个轴承孔215、216中。
定子22被固定在电机壳体21内部，通过三相连接而连接的两对绕组23、24围绕定子22而缠绕。电机接线(motor wire)27从每一对绕组23、24的每一相延伸。电机接线27通过电机壳体21的底部213中所限定的孔214延伸到电机壳体21的外部。转子25与定子22同心地布置，转子25在电机2的径向方向上被布置在定子22的径向内侧。
轴26在转子25的中心轴处被固定到转子25。轴26被布置在电机壳体21的底部212、213中的轴承(未示出)所接纳，并且被上述轴承旋转地支撑。
轴26在轴向方向上具有一端261和另一端262。一端261穿过底部212中所限定的轴承孔215，并且突出到电机壳体21的外部。输出端子(未示出)被设置到一端261。轴26的另一端262穿过底部213中所限定的轴承孔216，并且在电机壳体21的布置有控制器3的一侧暴露。用于检测旋转角的磁体(未示出)被支撑在另一端262处。
控制器3具有基板5、散热器7以及作为导热材料的散热胶9，其中，基板5上安装有电子部件31、32。散热器7与电机壳体21的底部213统一为一体。
基板5例如是印制电路板。基板5被布置为垂直于轴向方向以面向散热器7。基板5有两个主表面。两个主表面中面向散热器7的那个表面将被称作第一主表面(即第一表面)51，并且两个主表面中的另一个将被称为第二主表面52。第一主表面51对应于本公开内容的第一表面。
安装于第一主表面51上的电子部件31是诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效电晶体)的开关元件，其配置与每对绕组23、24相对应的每个逆变器。安装于第二主表面52上的电子部件32是电容器或者扼流圈等。电子部件31、32安装在单个基板5上。因而，相比于控制器3拥有多个基板的情况而言，构件的数量可以减少，并且控制器3的尺寸可以减小。
用于检测旋转角的旋转角传感器35被安装在第一主表面51上。旋转角传感器35面向在轴26的另一端262处被支撑的磁体(未示出)。
基板5还具有用于电机接线27的通孔56。电机2的电机接线27延伸穿过通孔56且电连接到基板5。
散热器7用具有高导热系数的诸如铝的金属材料制成。散热器7面向基板5的第一主表面51，使得在散热器7和电子部件31之间限定了空隙。散热器7的面向基板5的第一主表面51的表面将被称为相对表面(即第二表面)71。
相对表面71具有从相对表面71突出的基板支撑部72。例如，螺钉28将基板5和基板支撑部72相互固定。
相对表面71还具有用于每一个电子部件31的环形槽73和环形槽74。
作为导热材料的散热胶9填充在基板5的第一主表面51和散热器7的相对表面71之间所限定的空隙，以与电子部件31及环形槽73、74接触。散热胶9是用导热材料制造的，并且能够将电子部件31产生的热传递至散热器7，其中导热材料的主要成分例如是硅。散热胶9具有高电阻率且基本上是绝缘体。
散热胶9被应用于基板5(或散热器7)的指定区域而非应用于基板5(或散热器7)的全部区域，在该指定区域中散热胶9可以接触电子部件31。
(环形槽)
将参照图2和图3描述环形槽73、74。
在本实施例中，多个电子部件31被安装于第一主表面51上，并且针对每个电子部件31在相对表面71中限定多对槽73、74。
在下面的描述中，将描述对应于一个电子部件31的一对环形槽73、74。然而，应注意的是，对应于另一个电子部件31的另一对环形槽73、74具有相同的特征。
在图3中，面向电子部件31的面向区域310用虚线示出，并且应用散热胶9的应用区域90用点划线示出。在本实施例中，如图3中所示，面向区域310被包括在(即，位于)应用区域90中。
环形槽73、74在对应于每个电子部件31的位置处设置在散热器7的相对表面71上。环形槽73、74呈环状延伸并具有环形形状。环形槽73、74限定分别被环形槽73、74围绕的区域730和740，并且面向电子部件31。换言之，区域730、740是相对表面71上的环形槽73、74的径向内部区域。下面，环形槽73、74(即环形槽73、74的外线)所限定的圆的径向方向将被称作径向方向。径向方向对应于环形槽73、74的槽宽方向。
环形槽73、74的槽深度在对电子部件31的散热不产生影响的范围中。
环形槽73所限定的圆的中心与环形槽74所限定的圆的中心基本上彼此位置相同。也就是说，环形槽73和环形槽74基本同心地定位。环形槽73和环形槽74在尺寸上(即，在环形槽73、74的圆周方向上的长度上)彼此不同。环形槽73比环形槽74小(即，比环形槽74短)。环形槽73位于面向电子部件31的面向区域310中。环形槽74位于面向区域310的外侧，并且位于应用散热胶9的应用区域90中。
散热器7的相对表面71由于环形槽73、74而在径向方向(即图3中由箭头R1示出的方向)上是不平坦的，换言之，具有不规则性。例如，当外力朝径向外侧施加到散热胶9时，由于上述不规则性而导致大的摩擦力被施加到散热胶9。具体地，大的摩擦力通过环形槽73、74的径向外周所限定的角部731、741(参照图2)而施加到散热胶9。因而，散热胶9相对于散热器7的相对表面71的粘附力在径向方向上提高。
另一方面，相对表面71在环形槽73、74的圆周方向(即，图3中箭头R2示出的延伸方向)上是平坦的，换言之，不具备不规则性。因而，当外力在圆周方向上施加到散热胶9时，通常弱摩擦力被施加到散热胶9。也就是说，散热胶9相对于相对表面71的粘附力在圆周方向上通常是弱的。
因此，散热胶9在径向方向上相对不易转移而在圆周方向上容易转移。尽管在图3中箭头R2指向的方向是逆时针方向，但是该方向也可以是相反的方向(即，顺时针方向)。
(引导散热胶)
将在下文中参照图4和图5描述环形槽73、74对散热胶9的引导效果。
在执行器1中，由于温度变化，散热胶9可能膨胀，在基板5中可能产生翘曲，并且散热器7可能膨胀。因而，占据了在基板5的第一主表面51与散热器7的相对表面71之间所限定的空隙的散热胶9的体积可能会相对增大。当散热胶9的体积相对增大时，散热胶9被基板5的第一主表面51和散热器7的相对表面71所挤压，并在基板5和散热器7之间扩展。
图4和图5示出了下述示例：在该示例中，(i)第一主表面51和相对表面71之间所限定的空隙G是不均匀的，及(ii)应用区域90包括大区域和小区域，在大区域中空隙G1相对较大，在小区域中空隙G2相对较小。下文中，大区域将被称作区域L，并且小区域将被称作区域S。
当散热胶9的体积相对增长时，区域S中的散热胶9在环形槽73、74的圆周方向上向区域L转移，而非如箭头R3所示在径向方向上从环形槽73、74的内侧转移到外侧。也就是说，散热胶9被环形槽73、74引导为不从应用区域90转移开，在应用区域90中，散热胶9可与电子部件31接触。当散热胶9的体积下降至初始体积时，散热胶9沿着环形槽73、74在圆周方向上转移到初始位置。
因而，甚至在散热胶9的体积反复变化的情况下，也防止了散热胶9远离电子部件31。
尽管在参照图4和图5描述的上述示例中空隙G是不均匀的且散热胶9(即导热材料)的体积相对增大或减小，然而在散热胶9由于执行器1的震动而转移的情况下，可以提供与上述示例所提供的效果相同的效果。
图10示出了比较示例，在该比较示例中，相对表面71具有栅格槽700而非环形槽73、74。当散热胶9在不平行于栅格槽700延伸方向的方向上从一个区域转移至另一个区域时(例如在图10中从区域A到区域B)，散热胶9穿过栅格槽700的两个槽部彼此相交的交叉部。因而，散热胶9在相对表面71上不易转移。也就是说，根据比较示例，散热胶9被不充分地引导。因而，散热胶9会从电子部件31上转移开，并且电子部件31的散热效率会降低。
相较之下，根据本实施例，甚至在温度变化的情况下以及在执行器1震动的情况下，散热胶9也可以可靠地与电子部件31接触。
此外，根据本实施例，环形槽73、74呈环状延伸。因而，散热胶9可以容易地在任意方向上被引导。
另外，鉴于相对表面71具有多个环形槽73、74，因此相比于只有单个环形槽的情况而言，散热胶9可以被充分地引导。
环形槽73、74从散热器7的相对表面71凹陷。因而，当基板5中产生翘曲时，与专利文件1中描述的相对表面71具有突出部分和凹陷部分的情况相比，电子部件31与相对表面71发生相互接触的可能性更小。
当执行器1被用于电动助力转向装置时，由于电动助力转向装置被安装于车辆中，因此执行器1的温度可能会变化，或者执行器1可能会震动。根据本实施例，甚至在执行器1的温度变化或者执行器1震动的情况下，电子部件31也一定可以散热。因此，执行器1可以可靠地用于电动助力转向装置。
(其他修改)
(1)位于突出部分之间的环形槽
在上述实施例中，通过切割散热器7的相对表面71而将环形槽73、74限定为具有凹陷的形状。然而，例如，相对表面71可以具有如图6所示的呈环状延伸的突出部分751、752、753。在这种情况下，在突出部分751和突出部分752之间限定环形槽76，并且在突出部分752和突出部分753之间限定环形槽77。环形槽76、77可以与上述实施例相似地引导散热胶9。
(2)环形槽的侧壁表面
环形槽73、74、76和77的侧壁表面可以相对于轴向方向倾斜。利用这样的结构，与侧壁表面不相对于轴向方向倾斜的结构相比，更大的摩擦力被施加到散热胶9。因而，可以更有效地抑制散热胶9朝远离电子部件31的一侧的转移。
具体地，如图7所示，环形槽73、74的侧壁表面可以具有径向内侧壁表面732、742，其位于环形槽73、74中的径向内侧。径向内侧壁表面732、742从底侧到开放侧径向向内地相对于轴向方向倾斜。换言之，径向内侧壁表面732、742相对于轴向方向倾斜，以使得在径向方向上，径向内侧壁表面732、742的底端位于径向内侧壁表面732、742的开放端的径向外侧，上述开放端在轴向方向上与底端相对。
相似地，如图8所示，环形槽76、77的侧壁表面可以具有径向内侧壁表面762、772。径向内侧壁表面762、772从底侧到开放侧径向向内地相对于轴向方向倾斜。换言之，径向内侧壁表面762、772相对于轴向方向倾斜，以使得在径向方向上，径向内侧壁表面762、772的底端位于径向内侧壁表面762、772的开放端的径向外侧，上述开放端在轴向方向上与底端相对。
利用这样的结构，当在膨胀且扩散至应用区域90的外部之后散热胶9的体积下降时，散热胶9平滑地转移至初始位置。因而，可以防止散热胶9从电子部件31转移开且防止散热胶9被分成多个部分，这些部分中包括被留在应用区域90外侧的部分。
如图9所示，除了径向内侧壁表面732、742之外，环形槽73、74的侧壁表面还可以具有径向外侧壁表面733、743。径向外侧壁表面733、743从底侧到开放侧径向向内地相对于轴向方向倾斜。换言之，径向外侧壁表面733、743相对于轴向方向倾斜，以使得在径向方向上，径向外侧壁表面733、743的底端位于径向外侧壁表面733、743的开放端的径向外侧，上述开放端在轴向方向上与底端相对。
利用这样的结构，与侧壁表面不相对于轴向方向倾斜的结构相比，更大的摩擦力被施加到散热胶9。因此，可以更有效地抑制散热胶9朝远离电子部件31的一侧的转移。只有环形槽73、74的径向外侧壁表面733、743可以相对于轴向方向倾斜。相似地，只有环形槽76、77的径向外侧壁表面可以相对于轴向方向倾斜。
环形槽73、74的侧壁表面可以相对于轴向方向径向向外地倾斜。也就是说，环形槽73、74、76、77的侧壁表面可以倾斜，以使得在径向方向上，侧壁表面的底端位于侧壁表面的开放端的径向内侧，上述开放端在轴向方向上与底端相对。
(3)环形槽的形状和数量
环形槽73、74、76、77并不被限制为圆环形状，并且可以具有任何形状。
在上述实施例中，对于单个电子部件31而言环形槽73、74、76、77的数量为二。然而，环形槽73、74、76、77的数量可以为一或者可以大于等于三。
(4)散热胶
在上述实施例中，散热胶9被应用于指定区域，在该区域中，散热胶9可以与单个电子部件31接触。然而，指定区域可以被设置为使得在单个指定区域中，散热胶9可以与多个电子部件31接触。在这种情况下，可以针对每个电子部件31而限定环形槽73、74、76、77。
在上述实施例中，散热胶9彻底覆盖电子部件31。然而，散热胶9可以覆盖作为电子部件31的一部分的、诸如散热板的散热部分。在这种情况下，面向电子部件31的面向区域310可以是面向电子部件31的散热部分的面向区域。
(5)执行器和电子装置
作为本公开内容的修改，执行器1可以被用于不同于电动助力转向装置的其他装置。本公开内容的电子装置不限于执行器1的控制器3，并且可以为其他的电子装置。
这样的改变和修改应被理解为处于由所附权利要求限定的本公开内容的范围之内。

Claims (6)

1.一种电子装置，包括：
基板(5)，其具有第一表面(51)，在所述第一表面上布置有多个电子部件(31)；以及
散热器(7)，其具有面向所述第一表面并与所述多个电子部件(31)间隔开的第二表面(71)，所述多个电子部件(31)中的每一个均与以下相关联：
外侧环形槽(74)，其在所述第二表面(71)中呈环状延伸并在所述第二表面(71)上限定由所述外侧环形槽(74)围绕的外侧区域，所述外侧区域面向所述多个电子部件(31)中对应的电子部件，所述外侧环形槽(74)在所述多个电子部件(31)中对应的电子部件的面向区域(310)的外侧；
内侧环形槽(73)，其在所述第二表面(71)中呈环状延伸并在所述第二表面(71)上限定由所述内侧环形槽(73)围绕的内侧区域，所述内侧区域面向所述多个电子部件(31)中对应的电子部件，所述内侧环形槽(73)在所述多个电子部件(31)中对应的电子部件的面向区域(310)的内侧；
导热材料(9)，其被布置在所述第一表面与所述第二表面之间，以与所述多个电子部件(31)中对应的电子部件、所述外侧环形槽(74)和所述内侧环形槽(73)接触，所述导热材料将电子部件产生的热导向所述散热器；以及
所述第二表面(71)上的应用区域(90)，其被配置用于应用所述导热材料(9)，所述应用区域(90)包围所述外侧区域，并且所述应用区域(90)的投影图与所述内侧环形槽(73)和所述外侧环形槽(74)交叠。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
所述内侧环形槽(73)和所述外侧环形槽(74)延伸为具有圆环形状。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
所述内侧环形槽(73)和所述外侧环形槽(74)是长度彼此不同的环形槽。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
所述内侧环形槽(73)和所述外侧环形槽(74)中的每一个均具有侧壁表面，所述侧壁表面相对于垂直于所述第二表面的方向倾斜。
5.根据权利要求4所述的电子装置，其中，
所述内侧环形槽(73)的侧壁表面位于所述内侧环形槽(73)的径向内侧，所述外侧环形槽(74)的侧壁表面位于所述外侧环形槽(74)的径向内侧，以及
所述侧壁表面相对于垂直于所述第二表面的方向倾斜，以使得所述侧壁表面的底端位于所述侧壁表面的开放端的径向外侧，所述开放端在垂直于所述第二表面的方向上与所述底端相对。
6.一种执行器，包括：
根据权利要求1至5中的任一项所述的电子装置；以及
旋转电机(2)，所述旋转电机的通电由所述电子装置来控制，所述旋转电机旋转地操作负载。
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