CN106961238B - 电动机驱动装置 - Google Patents

Abstract

电动机驱动装置固定于壳体的壁部，并包括具有空气的流入口和空气的流出口的管道。管道的主体部作为向管道的内部放出热量的散热装置部发挥功能。管道配置于壳体的内部。流入口和流出口形成为能够使外部气体经由形成于壁部的开口部流通。

Description

电动机驱动装置

技术领域

本发明涉及一种电动机驱动装置。

背景技术

在包括驱动机器人、机床等规定的部分的电动机的装置中，配置有用于驱动电动机的电动机驱动装置。电动机驱动装置包括用于控制供给到电动机的电流的半导体元件和电容器等电子元件。电动机驱动装置例如配置于包括电磁开关和电池等的强电盘。配置于电动机驱动装置的电子元件由于发热而需要冷却。

作为冷却电动机驱动装置的方法，通常为内部气体冷却方法：将放出电子元件的热量的散热装置配置于强电盘的内部，并利用强电盘的内部的空气对散热装置进行冷却。或者，公知有外部气体冷却方法：将连结于电子元件的散热装置配置于强电盘的外部，并利用外部气体对却散热装置进行冷却。

例如，在日本特开2015-103750号公报中，公开有一种利用强电盘的内部的空气对配置于强电盘的内部的电动机驱动装置的散热装置进行冷却的内部气体冷却方法。

在日本特开2009-27776号公报中，公开有一种在壳体的内部配置有变换器、在壳体的外部配置有散热装置的控制盘。在该控制盘中，采用了利用外部气体对配置于壳体的外部的散热装置进行冷却的外部气体冷却方法。

发明内容

然而，在内部气体冷却方式中，将由电动机驱动装置产生的全部的热量放出到强电盘的内部的空气。因此，强电盘的内部的空气的温度上升。为了抑制强电盘的内部的空气的温度的上升，需要用于对强电盘的内部的空气进行冷却的换热器等。

因此，优选的是，能够利用外部气体对电动机驱动装置进行冷却。在外部气体冷却方法中，需要将散热装置配置于强电盘的外部，另一方面，需要将配置有电子元件的印刷电路板配置于强电盘的内部。如所述的日本特开2009-27776号公报所示，散热装置能够自强电盘的内部穿过壳体的开口部配置于外部。然而，存在散热装置和冷却风扇的宽度方向上的大小被开口部的宽度限制这样的问题。特别是，存在用于使散热装置产生空气的流动的冷却风扇必须使用宽度较小的小型的风扇这样的问题。因此，电动机驱动装置在冷却能力方面还存在改善的余地。

本发明的电动机驱动装置固定于强电盘的壳体的壁部。电动机驱动装置包括：管道，其具有空气的流入口和空气的流出口，该管道构成空气的流路；以及散热装置部，其用于向管道的内部放出热。流入口和流出口形成为能够使外部气体经由形成于壳体的壁部的开口部流通。管道配置于壳体的内部，管道的内部与外部被分隔开。

在上述发明中，该电动机驱动装置能够包括发热部件，该发热部件在驱动时发热，发热部件与散热装置部相接触。

在上述发明中，该电动机驱动装置能够包括冷却风扇，该冷却风扇使管道的内部产生空气的流动。

在上述发明中，冷却风扇能够配置于管道的内部。

在上述发明中，散热装置部能够包含多个散热片，散热片配置于管道的内部。

在上述发明中，散热装置部能够包含多个散热片和支承散热片的板状构件，板状构件构成管道的一部分，并形成为能够从管道的主体部拆除。

在上述发明中，管道能够包含主体部和能够从主体部拆除的板状部，板状部配置于冷却风扇的周围，形成为通过从主体部拆除该板状部从而能够将冷却风扇从管道的内部取出。

附图说明

图1是将实施方式的第1电动机驱动装置安装于强电盘后的概略局部剖视图。

图2是实施方式的第1电动机驱动装置的立体图。

图3是实施方式的印刷电路板的俯视图。

图4是实施方式的第1电动机驱动装置的主视图。

图5是实施方式的第1电动机驱动装置的后视图。

图6是第1比较例的电动机驱动装置的立体图。

图7是将第1比较例的电动机驱动装置安装于强电盘后的概略局部剖视图。

图8是实施方式的第2电动机驱动装置的立体图。

图9是将实施方式的第2电动机驱动装置安装于强电盘后的概略局部剖视图。

图10是俯视实施方式的第2电动机驱动装置时的概略图。

图11是第2比较例的电动机驱动装置的立体图。

图12是将第2比较例的电动机驱动装置安装于强电盘后的概略局部剖视图。

图13是俯视观察第2比较例的电动机驱动装置后的概略局部剖视图。

图14是将实施方式的第3电动机驱动装置安装于强电盘后的概略局部剖视图。

图15是实施方式的第4电动机驱动装置的第1概略分解立体图。

图16是实施方式的第4电动机驱动装置的第2分解立体图。

具体实施方式

参照图1至图16说明实施方式的电动机驱动装置。在本实施方式中，作为包括电动机驱动装置的装置，以强电盘为例进行说明。强电盘具有向机器人、机床等规定的装置供给电力的功能。强电盘包括电动机驱动装置、继电器、电池等。本实施方式的电动机驱动装置安装于强电盘的壳体中的、将强电盘的外部和内部分隔开的壁部。本实施方式的电动机驱动装置的印刷电路板配置于强电盘的内部，并且，利用壳体的外部的空气(外部气体)对发热部件进行冷却。

图1中表示将本实施方式的第1电动机驱动装置固定于强电盘的壁部后的概略局部剖视图。图2中表示本实施方式的第1电动机驱动装置的立体图。参照图1和图2，第1电动机驱动装置1固定于强电盘的壳体的壁部11。第1电动机驱动装置1包括配置有电子元件的印刷电路板21。

图3中表示本实施方式的印刷电路板的俯视图。第1电动机驱动装置1包括功率元件22，该功率元件22用于产生向电动机供给的电流。本实施方式的功率元件22为半导体元件，固定于印刷电路板21的表面。在印刷电路板21上，除了功率元件22以外，还配置有电解电容器23和继电器24等电子元件。另外，在附图中，存在省略电解电容器23等而记载有印刷电路板21和功率元件22的情况。

配置于印刷电路板21的功率元件22因驱动而发热。另外，电解电容器23等电子元件也存在发热的情况。这样，电动机驱动装置1包含因驱动而发热的发热部件。

图4中表示本实施方式的第1电动机驱动装置的主视图。图5中表示本实施方式的第1电动机驱动装置的后视图。参照图1、图2、图4以及图5，本实施方式的电动机驱动装置1包括用于使发热部件冷却的冷却装置。冷却装置包括构成空气的流路的管道41。管道41配置于壳体的内部。管道41具有供空气流入的流入口45和供空气流出的流出口46。管道41具有形成为筒状的主体部42和用于将管道41固定于强电盘的壳体的固定部43。主体部42在内部具有空洞。本实施方式的主体部42在侧面具有凹部44。

在强电盘的壳体的壁部11形成有开口部12、13。开口部12形成为与管道41的流入口45连通。另外，开口部13形成为与管道41的流出口46连通。流入口45和流出口46形成为外部气体经由形成于壳体的壁部11的开口部12、13流通。

印刷电路板21配置于主体部42的凹部44。印刷电路板21以功率元件22与凹部44的底面相接触的方式配置。即，功率元件22与管道41相接触。在第1电动机驱动装置1中，主体部42作为散热装置部25发挥功能。功率元件22与散热装置部25相接触。在本实施方式中，主体部42由金属形成。能够利用主体部42储存热量。另外，能够自主体部42向在管道41的内部流动的空气放出热量。

参照图1，本实施方式的第1电动机驱动装置1配置于强电盘的壳体的内部。管道41的固定部43利用螺钉14固定于壁部11。壁部11的开口部12、13具有与流入口45或流出口46相对应的大小。另外，管道41的内部和外部是分隔开的。这样，第1电动机驱动装置1形成为外部气体不会流入到强电盘的内部。

箭头91所示的方向为铅垂方向上的下侧。在本实施方式中，管道41以主体部42沿铅垂方向延伸的方式配置。管道41的流入口45配置于下侧，流出口46配置于上侧。功率元件22的热量被传递至管道41的主体部42。主体部42的热量被传递至管道41的内部的空气。由于温度上升后的主体部42的内部的空气的密度减小，因此，该空气在如箭头92所示地上升之后自流出口46向外部流出。

然后，如箭头93所示，新的外部气体自流入口45向主体部42的内部流入。在第1电动机驱动装置中，利用对流而在管道41的内部产生空气的流动。在第1电动机驱动装置1中，能够自然地在管道41的内部产生空气的流动从而对散热装置部25进行冷却。特别是，能够借助主体部42对与主体部42相接触的功率元件22进行冷却。

另外，在第1电动机驱动装置1中，主体部42的外表面与强电盘的壳体的内部的空气相接触。因此，能够对强电盘的内部的空气进行冷却。其结果，还能够利用强电盘的内部的空气冷却不与管道41相接触的电容器等其他的电子元件。

如箭头93所示，本实施方式的第1电动机驱动装置1能够将强电盘的外侧的外部气体取入到管道41的内部。而且，由于利用外部气体对发热部件进行冷却，因此，能够发挥优异的冷却性能。另外，如箭头92所示，由于对发热部件进行冷却而温度上升的空气被排出到强电盘的外部。因此，能够抑制强电盘的内部的空气的温度上升。

另外，本实施方式的管道41形成为将主体部42的内部与外部分隔开。主体部42密闭地形成为使得外部气体不流入强电盘的内部。利用该结构，能够抑制强电盘的外侧的空气中含有的垃圾、尘埃侵入到强电盘的内部。

图6中表示第1比较例的电动机驱动装置的立体图。图7中表示将第1比较例的电动机驱动装置安装于强电盘的壳体时的概略局部剖视图。参照图6和图7，第1比较例的电动机驱动装置包括板状构件71和固定于板状构件71的管道73。配置于印刷电路板21的功率元件22与管道73相接触。另外，配置有用于使空气向管道73的内部流通的冷却风扇72。

板状构件71利用螺钉14固定于壳体的壁部11。因此，管道73、冷却风扇72以及印刷电路板21配置于强电盘的壳体的内部。即，电动机驱动装置的整体配置于壳体的内部。另外，在第1比较例的电动机驱动装置的管道73的内部形成有散热片74。

通过驱动冷却风扇72，如箭头94所示，在管道73的内部产生空气的流动。其结果，散热片74被冷却。然而，在第1比较例的电动机驱动装置中，通过吸入强电盘的内部的空气从而冷却散热片74。而且，温度上升了的空气再次被放出到强电盘的内部。强电盘的内部的温度上升。因此，另外需要用于冷却强电盘的内部的空气的冷却装置。例如，需要用于将强电盘的内部的热量排出到强电盘的外部的换热器等。

对此，参照图1至图5，在本实施方式的第1电动机驱动装置1中，虽然印刷电路板21配置于强电盘的壳体的内部，但是通过将外部气体吸入管道41的内部从而对发热部件进行冷却。由于能够利用外部气体对发热部件进行冷却，因此，冷却性能优异。另外，在本实施方式的电动机驱动装置中，将温度上升了的空气放出到强电盘的外部，因此，能够抑制强电盘的内部的空气的温度上升。

另外，在本实施方式的电动机驱动装置中，功率元件与冷却装置的散热装置部相接触，但并不限定于该方式，还可以是发热部件与散热装置部分开。在该情况下，也能够利用管道的主体部对强电盘的内部的空气进行冷却。而且，能够利用强电盘的内部的空气对发热部件进行冷却。

图8中表示本实施方式的第2电动机驱动装置的概略立体图。图9中表示将第2电动机驱动装置安装于强电盘的壳体时的概略局部剖视图。参照图8和图9，第2电动机驱动装置2的散热装置部25包含配置于管道41的主体部42的内部的散热片26。散热片26固定于主体部42。散热片26形成为板状。多个散热片26互相空开间隔地配置。多个散热片26形成为沿着空气流动的方向延伸。

由于第2电动机驱动装置2的散热装置部25包含多个散热片26，因此，能够促进散热装置部与空气之间的热交换。利用在管道41中流动的空气，能够有效地对散热装置部25进行冷却。其结果，能够有效地冷却发热部件。

另外，本实施方式的第2电动机驱动装置2包括用于在管道41的内部产生空气的流动的冷却风扇28。第2电动机驱动装置2的冷却风扇28配置于管道41的内部。冷却风扇28配置在流出口46的附近。冷却风扇28支承于形成在主体部42的内部的支承部48。冷却风扇28利用螺钉等紧固构件固定于支承部48。

通过驱动冷却风扇28，如箭头92所示，管道41的内部的空气强制性地自流出口46流出。而且，外部气体自流入口45流入。由于电动机驱动装置包括冷却风扇28，因此，能够强制性地在管道41的内部产生空气的流动。其结果，能够有效地冷却散热装置部25。

另外，在电动机驱动装置包括冷却风扇28的情况下，能够任意地设定电动机驱动装置的朝向。在图9所示的例子中，管道41的延伸方向与箭头91所示的铅垂方向平行。然而，第2电动机驱动装置2能够安装于任意的方向。例如，第2电动机驱动装置2也可以以管道41的延伸方向与水平方向平行的方式固定于壁部11。另外，为了利用空气的对流的作用促进空气的流动，流出口46优选配置于比流入口45靠上侧的位置。

图10中表示本实施方式的第2电动机驱动装置的俯视图。冷却风扇28收纳在管道41的主体部42的内部。冷却风扇28的宽度A小于主体部42的内部的空洞的宽度B即可。冷却风扇28的宽度A不受壁部11的开口部13的大小的影响。因此，能够增大冷却风扇28的宽度A。即，能够配置较大的冷却风扇28。

图11中表示第2比较例的电动机驱动装置的概略立体图。图12中表示第2比较例的电动机驱动装置的概略局部剖视图。参照图11和图12，第2比较例的电动机驱动装置包括固定于板状构件71的管道73和冷却风扇72。在板状构件71上固定有传热板75。配置于印刷电路板21的功率元件22与传热板75相接触。传热板75热连结于管道73。在管道73的内部形成有散热片74。散热装置部包含管道73、散热片74以及传热板75。

在第2比较例的电动机驱动装置中，印刷电路板21配置于强电盘的壳体的内部，另一方面，管道73、散热片74以及冷却风扇72配置于壳体的外部。

图13中表示从第2比较例的电动机驱动装置的上侧观察时的概略局部剖视图。参照图11至图13，在壳体的壁部11形成有开口部76。开口部76形成为供管道73和冷却风扇72穿过该开口部76。另外，开口部76较小地形成为板状构件71不穿过该开口部76。在将第2比较例的电动机驱动装置安装于壁部11的情况下，如箭头95所示，自壳体的内部向壁部11的开口部76插入管道73和冷却风扇72。然后，板状构件71利用螺钉14固定于壁部11。

这样，在第2比较例的电动机驱动装置中，为了将电动机驱动装置固定于强电盘的壳体，需要使管道73和冷却风扇72穿过壁部11的开口部76。因此，需要使冷却风扇72的宽度A小于开口部76的宽度D。即，冷却风扇72受到开口部76的宽度D的限制而需要选定较小的冷却风扇。

参照图10，相对于此，在本实施方式的第2电动机驱动装置中，冷却风扇28的宽度A能够不受开口部13的限制地进行设定。例如，冷却风扇28的宽度A能够增大至从管道41的主体部42的外侧的宽度C中减去板厚而得到的宽度。另外，能够使冷却风扇28的宽度A大于开口部13的宽度。因此，能够使用比第2比较例的电动机驱动装置的冷却风扇72大型的冷却风扇。第2电动机驱动装置2能够增大在管道41内流动的空气的流量，而比第2比较例的电动机驱动装置提高冷却性能。

图14中表示本实施方式的第3电动机驱动装置的概略局部剖视图。第3电动机驱动装置3与第2电动机驱动装置2相比，冷却风扇28的位置不同。在第3电动机驱动装置3中，冷却风扇28配置于管道41的外部。冷却风扇28借助支承部49固定于壳体的壁部11。另外，冷却风扇28还可以支承于管道41的主体部42。

冷却风扇28配置为与管道41的流出口46相对。在将冷却风扇28配置于管道41的流出口46的附近的情况下，冷却风扇28也能够促进管道41的内部的空气的流动。通过驱动冷却风扇28，如箭头93所示，外部气体流入管道41的内部。另外，进行热交换后的空气如箭头92所示地被放出到大气中。

在本实施方式的第2电动机驱动装置2中，在管道41的内部配置有冷却风扇28。另外，在第3电动机驱动装置3中，将冷却风扇28配置于与管道41的流出口46相对的位置。冷却风扇并不限定于这些方式，而能够配置于使管道的内部产生空气的流动的任意的位置。例如，冷却风扇还可以配置于与管道的流入口相对的位置。

图15中表示本实施方式的第4电动机驱动装置的第1概略分解立体图。图16中表示本实施方式的第4电动机驱动装置的第2分解立体图。在第4电动机驱动装置4中，管道41的一部分形成为能够拆除。

参照图15和图16，第4电动机驱动装置4的散热装置部25包含多个散热片26和支承散热片26的板状构件27。在管道41的主体部42形成有开口部31。板状构件27形成为封闭开口部31。功率元件22与板状构件27相接触。板状构件27构成管道41的一部分。板状构件27形成为利用螺钉等紧固构件固定于开口部31的周围的部分。

第4电动机驱动装置4形成为通过拆除螺钉能够将板状构件27、散热片26以及印刷电路板21一体地从主体部42上拆除。通过采用该结构，使管道41的结构的自由度升高，设计变得容易。特别是，能够根据散热装置部25所要求的种类或性能，容易地变更散热装置部25或管道41的构造。例如，能够根据发热部件的发热容量变更散热片的片数、大小等。

另外，第4电动机驱动装置4的管道41包含能够从主体部42上拆除的板状部29。板状部29配置于冷却风扇28的周围。在本实施方式中，可拆除的板状部29配置于冷却风扇28的上部。板状部29成为构成主体部42的端面的部分。板状部29利用螺钉等紧固构件固定于管道41的主体部42。而且，能够通过拆除螺钉而将板状部29从主体部42上拆除。

管道41形成为通过拆除板状部29而能够将配置于管道41的内部的冷却风扇28取出。通过采用该结构，能够将板状部29拆除并进行冷却风扇28的检查。另外，在冷却风扇28发生故障的情况下，能够将板状部29拆除并更换冷却风扇28。这样，作业人员不需要将电动机驱动装置的整体从壳体拆除，就能够进行冷却风扇28的维护或更换。通过设置可拆除的板状部29，使冷却风扇28的维护、更换变得容易。

根据本发明，能够提供一种能够利用外部气体进行冷却的冷却性能优异的电动机驱动装置。

上述的实施方式能够适当组合。在上述的各个附图中，对相同或相等的部分标注相同的附图标记。另外，上述实施方式为例示，并不用于限定发明。另外，在实施方式中，包含权利要求书所示的、实施方式的变更。

Claims (6)

1.一种电动机驱动装置，其固定于强电盘的壳体的壁部，其特征在于，

该电动机驱动装置包括：

管道，其具有空气的流入口和空气的流出口，并具有构成空气的流路的主体部；散热装置部，其包含所述主体部，用于向管道的内部放出热量；以及

印刷电路板，其表面配置有在驱动时发热的发热部件，

所述流入口和所述流出口形成为能够使外部气体经由形成于壳体的所述壁部的开口部流通，

管道配置于壳体的内部，管道的内部与外部被分隔开，所述发热部件配置在所述管道外部，所述发热部件的热量被传递至所述散热装置部，

所述主体部具有形成于侧面的凹部，

所述印刷电路板的一部分和所述发热部件配置于凹部，

所述印刷电路板以配置有所述发热部件的表面沿相对于所述壁部竖立设置的方向延伸的方式配置，

所述发热部件的固定于所述印刷电路板的表面的相对侧的表面与凹部的底面相接触。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其中，

该电动机驱动装置包括冷却风扇，该冷却风扇用于使管道的内部产生空气的流动。

3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其中，

所述冷却风扇配置于管道的内部。

4.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，

散热装置部包含多个散热片，

所述散热片配置于管道的内部。

5.根据权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其中，

散热装置部包含多个散热片和支承所述散热片的板状构件，

所述板状构件构成所述管道的一部分，并形成为能够从所述管道的所述主体部拆除。

6.根据权利要求3所述的电动机驱动装置，其中，

管道包含能够从所述主体部拆除的板状部，

板状部配置于所述冷却风扇的周围，并形成为通过从所述主体部拆除该板状部从而能够将所述冷却风扇从管道的内部取出。

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