CN112449493A - 电动机驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电动机驱动装置。电动机驱动装置能够实现具有低热损失、高强度、高耐振动性及低成本的母线与功率元件以及母线与印刷电路板之间的连接构造。电动机驱动装置(1)具有:功率元件(10),其构成生成电动机驱动电力的电力转换电路的一部分,该功率元件(10)具有输入输出端子(11);印刷电路板(20),其具有孔(22);以及母线(30),其与功率元件(10)和印刷电路板(20)这两者连接,母线(30)具有:第1连接部(31),其为平板状,安装于输入输出端子(11);第2连接部(33),其与印刷电路板(20)连接;以及延伸部(32),其在第1连接部(31)与第2连接部(33)之间延伸,贯穿孔(22)。
Description
技术领域
本发明涉及一种使电力经由母线相对于功率元件流入流出的电动机驱动装置。
背景技术
对于机床、锻压机械、注射成型机、工业机械、或者各种机器人内的驱动电动机的电动机驱动装置,将自交流电源或者直流电源供给的电力利用电力转换电路转换成用于驱动电动机的电力(电动机驱动电力)。作为电力转换电路,存在将输入来的直流电力转换成交流电力输出的逆变器和将输入来的交流电力转换成直流电力输出的整流器(也称作“转换器”。)。例如,将自交流电源供给来的交流电力利用整流器暂时转换成直流电力后再利用逆变器转换成交流电力,并将该交流电力作为电动机驱动电力进行供给。
包含逆变器和PWM整流器在内的电力转换电路例如由桥接电路构成,该桥接电路具有被称作功率元件的大电力用半导体开关元件以及与其反向并联连接的二极管,通过通断驱动功率元件,从而进行电力转换。由于在功率元件流动相对较大的电流,因此,功率元件的相对于电极端子的电连接使用母线。母线由例如铜、黄铜、铝等金属构成,利用例如钣金加工制造。另外,在电力转换电路设有各种各样的电路,如由功率元件的桥接电路构成的主电路、用于控制电力转换的控制电路、用于检测在电力转换、异常检测等各种处理所使用的电流或者电压的检测电路、用于保护电路不受功率元件的通断时产生的浪涌电压的影响的缓冲电路等。这些电路由电阻、电容器、电感器、二极管、FET(场效应晶体管)、运算放大器、光电耦合器、模拟数字转换电路(ADC)、数字模拟转换电路(DAC)、或者各种集成电路这样各种各样的部件构成。于是,较多通过将这些部件统一安装在印刷电路板上,从而谋求电路布线的小型化和简单化。对于电动机驱动装置,安装了各种各样的部件的印刷电路板与功率元件接近地配置而电连接且物理连接。例如,在印刷电路板上设有检测经由母线向功率元件流入或者自功率元件流出的电流、检测与功率元件连接的母线的电位的检测电路。该情况下,母线不仅与功率元件的输入输出端子电连接,还与印刷电路板上通往检测电路的电气布线电连接。
例如,如日本特开平6-302932号公报所记载的那样,公知有一种印刷布线基板,该印刷布线基板包括:电极端子,该电极端子在规定位置具有螺钉类贯穿用孔和相对于印刷布线基板的软钎焊用爪部,并且由施加了弯折加工的导电性良好的金属平板构成;以及印刷布线基板,该印刷布线基板具有安装孔,该安装孔适合该电极端子的爪部插入,并实施了与印刷布线基板上的安装部件之间的布线,并且,在将电极端子的爪部插入于该安装孔的状态下,该印刷布线基板在所述螺钉类贯穿用孔正下方的位置具有贯穿孔,该印刷布线基板通过在所述印刷布线基板的安装孔插入爪部并进行软钎焊,从而将所述印刷布线基板和电极端子固定而成。
例如,如日本特开2011-234488号公报所记载的那样,公知有一种电力转换装置(1),该电力转换装置(1)具有:多个半导体模块(16A、16B),其构成电力转换电路的一部分;控制电路部(25),其与所述半导体模块(16A、16B)电连接,用于控制所述半导体模块(16A、16B);母线(23),其与所述半导体模块(16A、16B)电连接,使电力相对于所述半导体模块(16A、16B)输入输出;接线板(24),其搭载所述母线(23)和相对于外部输入输出电力的高压电缆(30),并使所述母线(23)和所述高压电缆(30)连接;以及储藏箱(26),其收纳所述半导体模块(16A、16B)、所述母线(23)以及所述接线板(24),该电力转换装置(1)的特征在于,所述储藏箱(26)包括:第1贯穿孔(29)和第2贯穿孔(38),其能够供所述高压电缆(30)贯穿;作业孔(35),其与所述接线板(24)相对地形成,从而进行所述高压电缆(30)与所述接线板(24)之间的接合作业;贯穿孔盖(39),其封闭所述第1贯穿孔(29)和所述第2贯穿孔(38)中的未贯穿有所述高压电缆(30)的孔;以及作业孔盖(36),其封闭所述作业孔,所述第1贯穿孔(29)和所述第2贯穿孔(38)形成于隔着所述接线板(24)彼此相对的位置,所述作业孔(35)沿与连结所述第1贯穿孔(29)和所述第2贯穿孔(38)的方向正交的方向形成。
例如,日本实开平7-29874号公报中公知有一种大电流印刷电路板的连接构造,该大电流印刷电路板的连接构造的特征在于,在大电流印刷电路板以自一侧向另一侧贯穿且在大电流印刷电路板的两侧突出的方式固定端子部,利用自一侧向另一侧贯穿端子部的孔的螺纹构件将与端子部的另一侧抵接的导体或者大电流元件紧固固定。
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,对于电动机驱动装置,在以接近与母线电连接且物理连接的功率元件的方式配置印刷电路板时,母线也与设于印刷电路板的电气布线电连接。
例如,考虑通过以将印刷电路板夹入在母线与功率元件的输入输出端子之间的方式用一个螺钉将母线和功率元件的输入输出端子紧固,从而将母线与功率元件以及母线与印刷电路板电气固定且物理固定。该情况下,若利用内缘翻边加工成形母线上的螺纹孔,则能够确保母线与功率元件之间的螺纹紧固的强度,但由于母线的内缘翻边部分的端面与功率元件的输入输出端子接触,因而接触面较小,因此热损失较大。另外,对母线那样宽度较窄的构件实施内缘翻边加工的加工难度较高,导致电动机驱动装置的制造成本增加。另一方面,在为了降低制造成本而在母线设置了无内缘翻边加工的螺纹孔的情况下,母线与功率元件的输入输出端子经由设于印刷电路板的焊盘电连接,但耐振动性较弱,热损失也较大。
另外,例如,为了提高耐振动性,还考虑利用螺纹紧固将母线与功率元件的输入输出端子紧固并且利用螺纹紧固将母线与印刷电路板紧固,从而在母线与功率元件的输入输出端子之间夹入印刷电路板,并将母线与功率元件以及母线与印刷电路板电气固定且物理固定。该情况下,由于相对于母线设有两处螺纹孔,因此在螺纹紧固时对母线施加应力,母线的强度降低。另外,对母线那样宽度较窄的构件于两处实施内缘翻边加工、螺纹孔加工的加工难度进一步升高,导致电动机驱动装置的制造成本增加。
因而,对于电动机驱动装置,期望实现一种低热损失、高强度、高耐振动性以及低成本的母线与功率元件以及母线与印刷电路板之间的连接构造。
用于解决问题的方案
根据本公开的一技术方案,为一种电动机驱动装置,其中,该电动机驱动装置包括:功率元件,其构成用于生成电动机驱动电力的电力转换电路的一部分,该功率元件具有输入输出端子;印刷电路板,其具有孔;以及母线,其与功率元件和印刷电路板这两者连接,母线具有:第1连接部,其为平板状,安装于输入输出端子;第2连接部,其与印刷电路板连接;以及延伸部,其在第1连接部与第2连接部之间延伸,并贯穿孔。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述延伸部向与所述第1连接部和所述第2连接部这两者交叉的方向延伸。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述母线具有阶梯状构造,该阶梯状构造包括所述第1连接部、所述延伸部以及所述第2连接部。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,该电动机驱动装置还包括导电性支承台,该导电性支承台安装于所述印刷电路板,并介于所述第2连接部与所述印刷电路板之间。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述导电性支承台具有:螺钉贯穿用孔,其用于利用螺纹紧固将所述母线的所述第2连接部与所述导电性支承台紧固;以及印刷电路板用端子部,其用于将设于所述印刷电路板的电气布线与所述导电性支承台电连接。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述导电性支承台具有:上板部分,其安装于所述第2连接部;以及一对侧板部分,其自所述上板部分的一对边缘向与所述上板部分交叉的方向延伸,并互相空开间隔地配置,所述一对侧板部分的末端安装于所述印刷电路板,并将安装于所述上板部分的所述第2连接部支承在与所述印刷电路板分离开的位置。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述导电性支承台具有自所述第2连接部向横向突出的尺寸和形状,并构成针对所述印刷电路板的其他安装部件的防滴壁。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述导电性支承台具有自所述第2连接部向横向突出的尺寸和形状,并构成针对所述印刷电路板的其他安装部件的通风路径。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述导电性支承台具有肋,该肋用于确保所述导电性支承台的弯曲强度。
对于上述电动机驱动装置,也可以是,所述母线具有肋,该肋用于确保所述母线的弯曲强度。
发明的效果
根据本公开,能够实现具有低热损失、高强度、高耐振动性以及低成本的母线与功率元件以及母线与印刷电路板之间的连接构造的电动机驱动装置。
附图说明
通过参照以下的附图能够更明确地理解本发明。
图1是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线、印刷电路板以及功率元件的连接构造的立体图。
图2是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的导电性支承台的立体图。
图3是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线、印刷电路板以及功率元件的连接构造的剖视图。
图4A是表示以将印刷电路板夹入在母线(有内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的立体图。
图4B是表示以将印刷电路板夹入在母线(有内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的剖视图。
图5是表示以将印刷电路板夹入在母线(无内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的剖视图。
图6A是表示对母线与功率元件之间的连接以及母线与印刷电路板之间的连接这两者使用由螺纹紧固进行的紧固的现有技术的连接构造的立体图。
图6B是表示在母线与功率元件之间的连接以及母线与印刷电路板之间的连接这两者使用由螺纹紧固进行的紧固的现有技术的连接构造的剖视图。
图7是表示在本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线和导电性支承台设有用于确保弯曲强度的肋的情况的立体图。
图8A是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的设有肋的导电性支承台的立体图。
图8B是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的设有肋的导电性支承台的、图8A的A-A’剖视图。
图9是例示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的导电性支承台作为防滴壁和构成通风路径的壁发挥功能的印刷电路板的主视图。
具体实施方式
以下,参照附图说明使电力相对于功率元件经由母线流入流出的电动机驱动装置。为了容易理解,这些附图适当变更了比例尺。附图所示的形态为用于实施的一个例子,而并不限定于图示的实施方式。
图1是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线、印刷电路板以及功率元件的连接构造的立体图。以下,在不同的附图中标记了相同的附图标记的构成要素是指具有相同功能的构成要素。图2是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的导电性支承台的立体图。图3是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线、印刷电路板以及功率元件的连接构造的剖视图。
电动机驱动装置1包括功率元件10、印刷电路板20以及母线30。另外,对于电动机驱动装置1,在印刷电路板20上作为支承母线30的安装端子构件而设有导电性支承台40。在设有电动机驱动装置1所驱动的电动机的机械中包含例如机床、机器人、锻压机械、注射成型机、工业机械、各种电气化产品、电车、汽车、航空器等。
功率元件10是电动机驱动装置1的构成电力转换电路的一部分的半导体开关元件,该电力转换电路生成电动机驱动电力。作为电力转换电路的例子,存在逆变器和PWM整流器等。电力转换电路由例如具有功率元件以及与其反向并联连接的二极管的桥接电路构成,通过通断驱动功率元件来进行电力转换。作为功率元件的例子,存在FET等单极晶体管、双极晶体管、IGBT、晶闸管、GTO等,但功率元件的种类自身并不用于限定本实施方式,也可以是其他的功率元件。
功率元件10具有供电流流入的输入端子和供电流流出的输出端子。在本实施方式中,功率元件10的供母线30连接的端子既可以是输入端子,也可以是输出端子。以下,将功率元件10的供母线30连接的端子称作“输入输出端子11”。
在印刷电路板20上设有各种各样的电路,如用于控制具有功率元件10的电力转换电路的电力转换的控制电路、用于检测在电力转换、异常检测等各种处理所使用的电流或者电压的检测电路、用于保护电路不受功率元件的通断时产生的浪涌电压的影响的缓冲电路等。这些电路由电阻、电容器、电感器、二极管、FET(场效应晶体管)、运算放大器、光电耦合器、模拟数字转换电路(ADC)、数字模拟转换电路(DAC)、或者各种集成电路这样的各种各样的部件构成。这些部件被安装在印刷电路板20上,各部件之间根据具有该部件的电路的功能而利用电气布线适当连接。对于设于印刷电路板20上的各种各样的电路,特别是检测经由母线30向功率元件10流入或者自功率元件10流出的电流、检测与功率元件10连接的母线30的电位的检测电路、以及缓冲电路等,相对于母线30电连接。以下,将设于印刷电路板20的电气布线中的、相对于母线30电连接的印刷电路板20上的电气布线称作“电气布线21”。电气布线21可以设于印刷电路板20的内部(可以埋入于印刷电路板20的内部),也可以设于表面20A上,或者还可以设于印刷电路板20的第2表面20B。在图示的例子中,作为一个例子,电气布线21设于印刷电路板20的内部。
另外,印刷电路板20具有孔22。后述孔22的大小。
功率元件10和印刷电路板20这两者与母线30连接。母线30为用于传导相对较大的电流的导体,由例如铜、黄铜、铝等金属构成,利用例如钣金加工制造。
母线30具有:第1连接部31,其为平板状,安装于功率元件10的输入输出端子11;第2连接部33,其与印刷电路板20连接;以及延伸部32,其在第1连接部31与第2连接部33之间延伸,并贯穿印刷电路板20的孔22。第1连接部31配置于印刷电路板20的第1表面20A侧,第2连接部33配置于印刷电路板20的第2表面20B侧。也就是说,第1连接部31和第2连接部33隔着印刷电路板20配置。此外,在第2连接部33的向与延伸部32所位于的一侧相反的一侧延伸的方向上设有第3连接部34,在第3连接部34的再前方可以与电源、其他的电力转换电路电连接。
延伸部32向与第1连接部31和第2连接部33这两者交叉的方向延伸,并自印刷电路板20的第2表面20B侧朝向第1表面20A侧贯穿孔22。在图示的例子中,作为一个例子,延伸部32沿着印刷电路板20的第2表面20B的法线的方向(即与印刷电路板20的第2表面20B垂直的方向)贯穿孔22。作为其替代例,也可以配置为延伸部32贯穿孔22的方向与印刷电路板20的第2表面20B的法线的方向成规定的倾斜角,而将延伸部32贯穿孔22。
第1连接部31和延伸部32设为经由弯曲部相连,延伸部32和第2连接部33设为经由弯曲部相连,由此母线30具有弯折构造。在图示的例子中,作为一个例子,第1连接部31与延伸部32大致垂直地交叉,延伸部32与第2连接部33大致垂直地交叉,由此母线30具有作为弯折构造的形态之一的阶梯状构造。如此,由于母线30具有阶梯状构造,因此能够吸收将母线30安装于印刷电路板20和功率元件10时的公差,因此,使电动机驱动装置1容易制造。由于母线30自身通过将导电性金属平板呈阶梯状弯折加工而形成,因此,也容易制造。另外,利用阶梯状构造具有的弹性(弹簧弹性),母线30的强度(耐折损性)和耐振动性增加。此外,在图示的例子中,对于第2连接部33和第3连接部34也设为经由弯曲部相连,但作为其替代例,第2连接部33和第3连接部34也可以设为不经由弯曲部而相连。
母线30的第1连接部31利用由借助螺钉50的螺纹紧固进行的紧固与功率元件10的输入输出端子11电连接并且物理连接。螺钉50优选由导电性构件构成。由于第1连接部31为平板状,该平板状的部分与功率元件10的输入输出端子11接触,因此电连接面积较大,因而能够使热损失降低。因而,能够自母线30朝向功率元件10或者自功率元件10朝向母线30流动大电流。
在将母线30安装于功率元件10时,将母线30的第1连接部31和延伸部32自印刷电路板20的第2表面20B侧朝向印刷电路板20的配置了功率元件10的输入输出端子11的第1表面20A侧插入。然后,将螺钉50自印刷电路板20的第2表面20B侧朝向印刷电路板20的配置了功率元件10的输入输出端子11的第1表面20A侧插入。然后,用螺钉50利用螺纹紧固将第1连接部31与功率元件10的输入输出端子11固定。
因此,在母线30的第1连接部31设有螺钉贯穿用孔35,该螺钉贯穿用孔35用于利用螺纹紧固将第1连接部31和功率元件10的输入输出端子11紧固。另外,印刷电路板20的孔22具有至少能够供母线30插入并且能够用工具使设于螺钉50的头部顶面的槽转动的程度的尺寸和形状。更优选的是,印刷电路板20的孔22具有如下程度的尺寸和形状:在将母线30的延伸部32插入于孔22并借助螺钉50安装于第1连接部31时,经由孔22从印刷电路板20的第2连接部33侧能够目视确认螺钉50的头部顶面。再优选的是,印刷电路板20的孔22具有比将延伸部32的厚度(与印刷电路板20的第2表面20B平行的端面)与平板状的第1连接部31的表面(与印刷电路板20的第2表面20B平行的表面)合并在一起的尺寸和形状大的尺寸和形状。例如,若印刷电路板20的孔22具有能够目视确认平板状的第1连接部31的程度的尺寸和形状,则作业人员能够轻松地进行将母线30的延伸部32插入于孔22并借助螺钉50将功率元件10安装于第1连接部31的作业,制造后的维护作业也较容易。此外,印刷电路板20的孔22的大小越大,则母线30与功率元件10之间的安装越容易,但由于在印刷电路板20上能够安装部件的面积减小,因此,优选考虑安装容易性与部件安装面积之间的平衡来设计印刷电路板20的孔22的尺寸和形状。
母线30的第2连接部33经由导电性支承台40与印刷电路板20电连接并且物理连接。第2连接部33和导电性支承台40利用螺纹紧固由螺钉51固定。因此,在母线30的第2连接部33设有螺钉贯穿用孔36,该螺钉贯穿用孔36用于利用螺纹紧固将第2连接部33和导电性支承台40紧固。
导电性支承台40安装于印刷电路板20,并介于母线30的第2连接部33与印刷电路板20之间。由于具有阶梯状构造的母线30经由导电性支承台40与印刷电路板20连接,因此耐振动性较高。
导电性支承台40具有安装于母线30的第2连接部33的上板部分44、和自上板部分44的一对边缘向与上板部分44交叉的方向延伸并互相空开间隔地配置的一对侧板部分43,该导电性支承台40将安装于上板部分44的母线30的第2连接部33支承于与印刷电路板分离开的位置。更详细而言,在上板部分44设有螺钉贯穿用孔41,该螺钉贯穿用孔41用于利用螺纹紧固将母线30的第2连接部33和导电性支承台40紧固。另外,在侧板部分43的末端设有印刷电路板用端子部42,该印刷电路板用端子部42用于利用软钎焊将印刷电路板20的电气布线21和导电性支承台40电连接。印刷电路板用端子部42具有例如有弹簧弹性(弹性)的爪形状,通过与设于印刷电路板20的孔嵌合,从而将导电性支承台40牢固地固定在印刷电路板20的第2表面20B上,并且将设于印刷电路板20的内部的电气布线21与导电性支承台40电连接。印刷电路板用端子部42的形状也可以是图示的爪形状以外的形状。另外,例如,印刷电路板用端子部42与设于印刷电路板20的内部的电气布线21之间的电连接也可以经由设于印刷电路板20的焊盘连接。
如此,母线30在第1连接部31利用螺钉50的螺纹紧固与功率元件10的输入输出端子11电气固定且物理固定,母线30在第2连接部利用由螺钉51进行的螺纹紧固与导电性支承台40电气固定且物理固定。导电性支承台40借助印刷电路板用端子部42与印刷电路板20电气固定且物理固定。母线30在第1连接部31与功率元件10的输入输出端子11电连接,在第2连接部33经由导电性支承台40与印刷电路板20的电气布线21电连接。
在将本公开的实施方式用于电流自母线30向功率元件10流入的情况下的连接构造时,通过使导电性支承台40的阻抗大于功率元件10的输入阻抗,能够使比自母线30向功率元件10流入的电流(图1的实线箭头)小的电流(图1的虚线箭头)自母线30向印刷电路板20的电气布线21流动。因而,通过适当调整导电性支承台40的阻抗,能够将在母线30流动的电流分流成向功率元件10流入的大电流和向印刷电路板20的电气布线21流入的小电流。
另外,在将本公开的实施方式用于电流自功率元件10向母线30流出的情况下的连接构造时,通过使导电性支承台40的阻抗大于母线30的阻抗,能够使比自功率元件10向母线30流出的电流(图1中未图示)小的电流(图1中未图示)经由母线30和导电性支承台40向印刷电路板20的电气布线21流动。因而,通过适当调整导电性支承台40的阻抗,能够将自功率元件10流出的电流分流成朝向母线30的第3连接部34流动的大电流和经由导电性支承台40向印刷电路板20的电气布线21流入的小电流。
图4A是表示以将印刷电路板夹入在母线(有内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的立体图。图4B是表示以将印刷电路板夹入在母线(有内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的剖视图。此外,在图4A和图4B中,省略对设于印刷电路板120且与母线130电连接的电气布线的图示。
如图4A和图4B所示,以往,使用以下这样的连接构造:以将印刷电路板120夹入在利用内缘翻边加工形成了螺纹孔的母线130与功率元件110的输入输出端子111之间的方式用一个螺钉150将母线130和功率元件110的输入输出端子111紧固,从而将母线130和功率元件110以及母线130和印刷电路板120电气固定且物理固定。若利用内缘翻边加工成形母线130上的供螺钉150贯穿的螺纹孔,则确保母线130与功率元件110之间的螺纹紧固的强度,但由于母线130在内缘翻边部分131的端面与功率元件110的输入输出端子111接触,因而接触面较小,因此,热损失较大。另外,对母线130那样宽度较窄的部件实施内缘翻边加工的加工难度较高,导致电动机驱动装置的制造成本增加。
图5是表示以将印刷电路板夹入在母线(无内缘翻边加工)与功率元件之间的方式连接的现有技术的连接构造的剖视图。其中,在图5中,省略对设于印刷电路板120且与母线130电连接的电气布线的图示。
如图5所示,以往,在以将印刷电路板120夹入在无内缘翻边加工的母线130与功率元件110的输入输出端子111之间的方式将母线130与功率元件110电连接且物理连接的情况下,母线130和功率元件110的输入输出端子111借助焊盘170电连接在一起。因此,相比于将母线130与功率元件110的输入输出端子111直接连接的情况,其热损失较大。另外,对母线130那样宽度较窄的构件实施内缘翻边加工的加工难度较高,导致电动机驱动装置的制造成本增加。
图6A是表示对母线与功率元件之间的连接以及母线与印刷电路板之间的连接这两者使用由螺纹紧固进行的紧固的现有技术的连接构造的立体图。图6B是表示对母线与功率元件之间的连接以及母线与印刷电路板之间的连接这两者使用由螺纹紧固进行的紧固的现有技术的连接构造的剖视图。其中,在图6A和图6B中,省略对设于印刷电路板120且与母线130电连接的电气布线的图示。
如图6A和图6B所示,为了提高耐振动性,以往使用以下这样的连接构造:借助螺钉150而利用螺纹紧固将母线130与功率元件110的输入输出端子111紧固,并且借助螺钉160而利用螺纹紧固将母线130与印刷电路板120紧固,从而将印刷电路板120夹入在母线130与功率元件110的输入输出端子111之间,并将母线130和功率元件110以及母线130和印刷电路板120电气固定且物理固定。在该连接构造的情况下,由于相对于母线130设有两处螺纹孔,因此,在螺纹紧固时,对母线130施加应力,母线130的强度下降。另外,对母线130那样宽度较窄的构件于两处实施内缘翻边加工、螺纹孔加工导致加工难度进一步增高、电动机驱动装置的制造成本增加。
相对于此,根据本公开的实施方式,母线30的第1连接部31为平板状,在该平板状的部分与功率元件10的输入输出端子11接触,因此,电连接面积较大,因而能够使热损失降低,而能够自母线30向功率元件10或者自功率元件10向母线30流动大电流。另外,由于母线30具有阶梯状构造,因此能够吸收在将母线30安装于印刷电路板20和功率元件10时的公差,因此使电动机驱动装置1容易制造。由于母线30自身通过将导电性金属平板呈阶梯状弯折加工而形成,因此也容易制造。另外,利用阶梯状构造具有的弹性(弹簧弹性),母线30的强度(耐折损性)和耐振动性增加。另外,由此,通过适当调整导电性支承台40的阻抗,能够使在母线30流动的电流中的、所期望的大小的小电流向印刷电路板20的电气布线21流入。
接着,参照图7、图8A以及图8B说明母线30和导电性支承台40的变形例。对于母线30和导电性支承台40,为了进一步确保弯曲强度,也可以设置肋。
图7是在本公开的一实施方式的电动机驱动装置的母线和导电性支承台设置了用于确保弯曲强度的肋的情况的立体图。另外,图8A是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的设有肋的导电性支承台的立体图。另外,图8B是表示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的设有肋的导电性支承台的、图8A的A-A’剖视图。设于母线30的肋37、38以及设于导电性支承台40的肋45具有可以通过对平板状金属构件进行冲压加工而得到的凸部和凹部。例如,如图8A和图8B所示,对于导电性支承台40,肋45具有凸部45A和凹部45B。肋37、38、45设于母线30和导电性支承台40的想要确保弯曲强度的任意的部位即可。在图示的例子中,作为一个例子,对于母线30,在延伸部32设有肋37,在第3连接部34设有肋38。另外,对于导电性支承台40,在侧板部分43设有肋45。如此,通过在母线30和导电性支承台40设置肋,而使强度(耐折损性)和耐振动性增加。
接着,参照图9说明具有上述那样的连接构造的电动机驱动装置1的进一步的应用例。由于导电性支承台40具有的一对侧板部分43具有相对较大的尺寸,因此,可以使安装于印刷电路板20上的导电性支承台40的侧板部分43作为针对印刷电路板20的其他安装部件的防滴壁发挥功能,或者,也可以作为用于构成针对印刷电路板20的其他安装部件的通风路径的壁发挥功能。
图9是例示本公开的一实施方式的电动机驱动装置的导电性支承台作为防滴壁和构成通风路径的壁发挥功能的印刷电路板的主视图。在此,作为一个例子,说明在电动机驱动装置1内以垂直立起的状态设置印刷电路板20的例子。在图示的例子中,在印刷电路板20的第2表面20B上安装用于支承母线30的导电性支承台40、芯片电阻等部件71~75以及电解电容器60。另外,在印刷电路板20的上方设置用于冷却印刷电路板20上的安装部件的冷却风扇80。导电性支承台40形成为具有自母线30的第2连接部33向横向突出的尺寸和形状。
例如,在电动机驱动装置1被用作用于驱动机床内的电动机的驱动源的情况下,有时会从印刷电路板20的上方垂下切削液。在想要避开切削液91的附着的部件71~75位于导电性支承台40的下方的情况下,如图9所示,以切削液的流出源与部件71~75隔着导电性支承台40的侧板部分43彼此位于相反的一侧的位置的方式,将导电性支承台40安装于印刷电路板20上。由此,从上方垂下来的切削液碰到导电性支承台40的侧板部分43而向沿着侧板部分43的朝向改变其流动,使切削液不在部件71~75附着。如此,能够使导电性支承台40的侧板部分43作为针对印刷电路板20的其他安装部件的防滴壁发挥功能。
另外,对于电解电容器60等那样的发热的部件,利用由冷却风扇80引起流动的空气来进行冷却。在图示的例子中,冷却风扇80在自印刷电路板20的下方朝向上方的朝向(箭头92的朝向)上引起空气的流动,但在以导电性支承台40的侧板部分43的长度方向成为箭头93的朝向的方式将导电性支承台40安装于印刷电路板20上时,由冷却风扇80吸上来的空气碰到电解电容器60。由此,能够冷却电解电容器60。如此,能够使导电性支承台40的侧板部分43作为构成针对印刷电路板20的其他安装部件的通风路径的壁发挥功能。
只要导电性支承台40能够于第2连接部33支承母线30,导电性支承台40的侧板部分的朝向就相对自由,因此,根据切削液的流出源与想要避开切削液的附着的安装部件之间的位置关系、冷却风扇80与想要使其冷却的安装部件之间的位置关系,适当设计导电性支承台40的沿着侧板部分43的方向93与母线的延伸方向94所成的角度即可。
根据本公开的一技术方案,能够实现具有低热损失、高强度、高耐振动性以及低成本的母线与功率元件以及母线与印刷电路板之间的连接构造的电动机驱动装置。
Claims (10)
1.一种电动机驱动装置,其特征在于,
该电动机驱动装置包括:
功率元件,其构成用于生成电动机驱动电力的电力转换电路的一部分,该功率元件具有输入输出端子;
印刷电路板,其具有孔;以及
母线,其与所述功率元件和所述印刷电路板这两者连接,
所述母线具有:
第1连接部,其为平板状,安装于所述输入输出端子;
第2连接部,其与所述印刷电路板连接;以及
延伸部,其在所述第1连接部与所述第2连接部之间延伸,并贯穿所述孔。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述延伸部向与所述第1连接部和所述第2连接部这两者交叉的方向延伸。
3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述母线具有阶梯状构造,该阶梯状构造包括所述第1连接部、所述延伸部以及所述第2连接部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
该电动机驱动装置还包括导电性支承台,该导电性支承台安装于所述印刷电路板,并介于所述第2连接部与所述印刷电路板之间。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述导电性支承台具有:
螺钉贯穿用孔,其用于利用螺纹紧固将所述母线的所述第2连接部与所述导电性支承台紧固;以及
印刷电路板用端子部,其用于将设于所述印刷电路板的电气布线与所述导电性支承台电连接。
6.根据权利要求4或5所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述导电性支承台具有:
上板部分,其安装于所述第2连接部;以及
一对侧板部分,其自所述上板部分的一对边缘向与所述上板部分交叉的方向延伸,并互相空开间隔地配置,
所述一对侧板部分的末端安装于所述印刷电路板,并将安装于所述上板部分的所述第2连接部支承在与所述印刷电路板分离开的位置。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述导电性支承台具有自所述第2连接部向横向突出的尺寸和形状,并构成针对所述印刷电路板的其他安装部件的防滴壁。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述导电性支承台具有自所述第2连接部向横向突出的尺寸和形状,并构成针对所述印刷电路板的其他安装部件的通风路径。
9.根据权利要求4~8中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述导电性支承台具有肋,该肋用于确保所述导电性支承台的弯曲强度。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述母线具有肋,该肋用于确保所述母线的弯曲强度。
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