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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung wie etwa
einen Wechselrichter oder einen Servoverstärker, die allgemein
mit einer Hochspannungs-Stromversorgung betrieben wird, und insbesondere
einen Aufbau, in dem die Größe einer in der Motorsteuervorrichtung
verwendeten Wärmesenke reduziert ist und die Anzahl der
Teile in der Motorsteuervorrichtung reduziert ist.
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Stand der Technik
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Eine
Motorsteuervorrichtung aus dem Stand der Technik wie etwa ein Wechselrichter
umfasst eine Vielzahl von Wärme erzeugenden Leistungs-Halbleitermodulen
und eine Wärmesenke zum Kühlen der Vielzahl von
Leistungs-Halbleitermodulen (siehe zum Beispiel das Patentdokument
1). Um die Anzahl der Teile der Motorsteuervorrichtung zu reduzieren,
kann die Wärmesenke durch ein Druckgießen ausgebildet werden,
mit dem eine komplexe Form vorgesehen werden kann. Dementsprechend
wird vorzugsweiße ein Druckgießen verwendet.
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Eine
Motorsteuervorrichtung aus dem Stand der Technik wie etwa ein Wechselrichter
weist zum Beispiel den Aufbau von 4 bis 6 auf.
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In 4 bis 6 sind
Vorsprünge 1a, Verbindungsteile 1b und
Rippen 1c an einer Wärmesenke 1 ausgebildet.
Ein Substrat 4 wird auf den Vorsprüngen 1a platziert
und wird durch Schrauben 5 an der Wärmesenke 1 fixiert.
Ein Leistungs-Halbleitermodul 2 wird auf der Wärmesenke
und insbesondere auf der unteren Fläche des Substrats 4 angeordnet. Weiterhin
wird das Leistungs-Halbleitermodul 2 durch Schrauben 3 auf
der oberen Fläche der Wärmesenke 1 fixiert,
um in einem engen Kontakt mit der oberen Fläche der Wärmesenke
zu sein. Weiterhin ist ein Ventilator 6 an den Verbindungsteilen 1b fixiert,
sodass die Kühleffizienz der Wärmesenke 1 verbessert
wird, indem Kühlluft zu den Rippen 1c geführt
wird.
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In
diesem Aufbau wird die Wärmesenke 1 durch ein
Druckgießen herstellt und umfasst die Vorsprünge 1a für
die Fixierung des Substrats 4 und die Verbindungsteile 1b für
die Fixierung des Ventilators 6, wodurch die Anzahl der
Teile reduziert wird.
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- Patentdokument 1: JP-A-2004-349548
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Beschreibung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Die
Wärmesenke der Motorsteuervorrichtung aus dem Stand der
Technik weist das folgende Problem auf.
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Durch
ein Druckgießen wird die Wärmeleitfähigkeit
verschlechtert und können keine sehr kleinen Abstände
zwischen den Rippen ausgebildet werden, sodass die Effizienz schlecht
ist und die Größe der Wärmesenke nicht
reduziert werden kann. Deshalb sind einer Reduktion der Größe
der Motorsteuervorrichtung mittels einer Reduktion der Größe
der Wärmesenke Grenzen gesetzt.
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Die
Erfindung nimmt auf das oben geschilderte Problem Bezug und gibt
eine Motorsteuervorrichtung an, wobei die Größe
und die Herstellungskosten der Motorsteuervorrichtung einfach reduziert werden
können, indem die Größe der Wärmesenke reduziert
wird, ohne dass die Anzahl der Teile erhöht wird.
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Problemlösung
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Um
das oben genannte Problem zu lösen, gibt die Erfindung
den folgenden Aufbau an.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 1 wird eine Motorsteuervorrichtung angegeben,
die umfasst:
eine Wärmesenke,
eine Vielzahl von
Leistungs-Halbleitermodulen, die in einem engen Kontakt mit der
Wärmesenke sind,
ein Substrat, das elektrisch mit
der Vielzahl von Leistungs-Halbleitermodulen verbunden ist, und
einen
Ventilator, der einen Luftstrom erzeugt und Kühlluft zu
der Wärmesenke führt,
dadurch gekennzeichnet,
dass:
die Wärmesenke durch eine Kombination aus zwei Arten
von Wärmesenken, nämlich eine erste Wärmesenke
und eine zweite Wärmesenke, gebildet wird, zwischen denen
Wärme übertragen werden kann, und
die Leistungs-Halbleitermodule
in einem engen Kontakt zu der zweiten Wärmesenke sind.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 2 ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die erste Wärmesenke eine druckgegossene
Wärmesenke ist, und
die zweite Wärmesenke
durch Strangpressen oder Verstemmen aus einem Material mit einer
hervorragenden Wärmeleitfähigkeit ausgebildet
ist.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 3 ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die erste und/oder die zweite Wärmesenke
Rippen umfasst.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 4, ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die erste und die zweite Wärmesenke
Rippen umfasst, und
die Rippen der ersten Wärmesenke
in der Luftstromrichtung vor den Rippen der zweiten Wärmesenke angeordnet
sind.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 5, ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die Abstände zwischen den Rippen
der zweiten Wärmesenke kleiner sind als die Abstände
zwischen den Rippen der ersten Wärmesenke.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 6 ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die erste und die zweite Wärmesenke
in einem engen Kontakt miteinander sind, sodass Wärme zwischen denselben übertragen
werden kann.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 7 ist die Motorsteuervorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass:
die erste und die zweite Wärmesenke über
ein Wärmerohr miteinander verbunden sind, sodass Wärme zwischen
den Wärmesenken übertragen werden kann.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der
Erfindung können die folgenden Effekte erzielt werden.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 1, 2 und 3 wird die Wärmesenke
durch eine Kombination aus zwei Arten von Wärmsenken, nämlich
einer ersten Wärmesenke und einer zweiten Wärmesenke, gebildet,
wobei die erste Wärmesenke eine druckgegossene Wärmesenke
ist, die mit komplizierten Formen ausgebildet werden kann. Dabei
können die Vorsprünge für die Fixierung
des Substrats und die Verbindungsteile für die Fixierung
des Ventilators einfach ausgebildet werden, wodurch die Anzahl der
Teile der Motorsteuervorrichtung reduziert wird.
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Weiterhin
ist die zweite Wärmesenke durch Strangpressen oder Verstemmen
aus einem Material mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit
ausgebildet, wodurch die Kühleffizienz verbessert werden kann,
um die Größe der Wärmesenke zu reduzieren und
Größe der Motorsteuervorrichtung zu reduzieren.
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Weiterhin
sind die erste und die zweite Wärmesenke miteinander kombiniert,
sodass Wärme zwischen denselben übertragen werden
kann. Dementsprechend kann ein Teil der Wärme der zweiten Wärmesenke
mit einer hohen Temperatur zu der ersten Wärmesenke übertragen
werden, wobei die erste Wärmesenke auch die Wärme
des Leistungs-Halbleitermoduls abstrahlen kann, das in engem Kontakt mit
der zweiten Wärmesenke ist. Daraus resultiert, dass die
Kühleffizienz verbessert werden kann.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 4 sind die Rippen der zweiten Wärmesenke,
die eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisen
und aufgrund der guten Wärmeübertragung von dem
Leistungs-Halbleitermodul einfach eine hohe Temperatur annehmen
können, in der Luftstromrichtung nach den Rippen der ersten
Wärmesenke angeordnet. Deshalb wird die erste Wärmesenke
nicht durch die hohe Temperatur der zweiten Wärmesenke
beeinflusst.
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Gemäß der
Erfindung nach Anspruch 5 sind die Abstände zwischen Rippen
der zweiten Wärmesenke, die durch Verstemmen ausgebildet
werden und eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit
aufweisen, kleiner als die Abstände, die durch ein Druckgießen
vorgesehen werden können. Deshalb ist die Wärmeabstrahlungsfläche
größer, wodurch die Kühleffizienz verbessert
wird. Deshalb kann die Größe der Wärmesenke
reduziert werden, wodurch die Größe der Motorsteuervorrichtung
reduziert werden kann.
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Weil
gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 die erste
und die zweite Wärmesenke in einem engen Kontakt miteinander
sein können, um Wärme zwischen denselben zu übertragen,
kann der Wärmeabstrahlungseffekt der zwei Wärmesenken
verbessert werden. Deshalb können die Größe
der Wärmesenke und die Größe der Motorsteuervorrichtung
effizient reduziert werden.
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Weil
gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 die erste
und die zweite Wärmesenke über ein Wärmerohr
miteinander verbunden sein können, sodass Wärme
zwischen denselben übertragen werden kann, kann der Wärmeabstrahlungseffekt
der zwei Wärmesenken wesentlich verbessert werden. Dadurch
können die Größe der Wärmesenke
und die Größe der Motorsteuervorrichtung weiter
reduziert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Motorsteuervorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des montierten Zustands der Motorsteuervorrichtung
von 1.
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3 ist
eine Ansicht der Motorsteuervorrichtung von 2, wobei 3(a) eine Ansicht von rechts ist und 3(b) eine Ansicht von links ist.
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4 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Motorsteuervorrichtung
aus dem Stand der Technik.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des montierten Zustands der Motorsteuervorrichtung
von 4.
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6 ist
eine Ansicht der Motorsteuervorrichtung von 5, wobei 6(a) eine Ansicht von rechts ist und 6(b) eine Ansicht von hinten ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Motorsteuervorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Motorsteuervorrichtung
von 1. 3 ist eine Ansicht der Motorsteuervorrichtung
von 2, wobei 3(a) eine
Ansicht von rechts ist und 3(b) eine
Ansicht von hinten ist.
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In 1 bis 3 gibt
das Bezugszeichen 2 ein Leistungs-Halbleitermodul an, gibt
das Bezugszeichen 4 ein Substrat an, gibt das Bezugszeichen 6 einen
Ventilator an, gibt das Bezugszeichen 7 eine erste Wärmesenke
an, gibt das Bezugszeichen 8 eine zweite Wärmesenke
an und gibt das Bezugszeichen 10 ein Wärmerohr
an.
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Vorsprünge 7a,
Verbindungsteile 7b und ein Hohlloch 7c sind an
der ersten Wärmesenke 7 ausgebildet. Das Substrat 4 wird
auf den Vorsprüngen 7a platziert und durch Schrauben 5 an
der ersten Wärmesenke 7 fixiert. Das Leistungs-Halbleitermodul 2 wird
auf der ersten Wärmesenke 7 und insbesondere auf
der unteren Fläche des Substrats 4 angeordnet und
durch Schrauben 3 an der oberen Fläche der ersten
Wärmesenke 7 fixiert, um in einem engen Kontakt
mit der oberen Fläche der ersten Wärmesenke zu
sein. Die zweite Wärmesenke 8 wird an einer Position
angeordnet, die dem Hohlloch 7c der ersten Wärmesenke 7 entspricht,
und wird durch Schrauben 9 an der ersten Wärmesenke 7 fixiert.
Die erste und die zweite Wärmesenke 7 und 8 sind über
das Wärmerohr 10 miteinander verbunden. Weiterhin
ist die zweite Wärmesenke 8 mit Rippen 8a versehen,
und ein Ventilator 6 ist an den Verbindungsteilen 7b der ersten
Wärmesenke 7 fixiert. Dementsprechend wird die
Kühleffizienz der zweiten Wärmesenke 8 verbessert,
indem Kühlluft zu den Rippen 8c zugeführt
wird.
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Wenn
in diesem Fall ein für das Vorsehen der Rippen erforderlicher
Raum an der ersten Wärmesenke 7 ausgebildet ist,
sind die Rippen (nicht gezeigt) an der ersten Wärmesenke 7 vorgesehen
und kann die Kühleffizienz der ersten Wärmesenke 7 verbessert
werden, indem durch den Ventilator 6 erzeugte Kühlluft
zu den Rippen geführt wird. Dabei sind die Rippen 8a der
zweiten Wärmesenke 8, die eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit
aufweisen und aufgrund der guten Wärmeübertragung
von dem Leistungs-Halbleitermodul 2 einfach eine hohe Temperatur
annehmen können, in der Luftstromrichtung nach den Rippen
der ersten Wärmesenke 7 angeordnet.
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Dementsprechend
wird die Kühlleistung der ersten Wärmesenke 7 nicht
durch einen Luftstrom mit hoher Temperatur beeinflusst.
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In
diesem Aufbau wird die erste Wärmesenke 7 durch
ein Druckgießen ausgebildet und umfasst die Vorsprünge 7a für
die Fixierung des Substrats 4 und die Verbindungsteile 7b für
die Fixierung des Ventilators 6, wodurch die Anzahl der
Teile der Motorsteuervorrichtung reduziert werden kann.
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Weiterhin
wird eine durch Verstemmen aus einem Material mit einer hervorragenden
Wärmeleitfähigkeit hergestellte Wärmesenke
als zweite Wärmesenke 8 verwendet, wobei die Abstände
zwischen den Rippen 8a kleiner sind als die Abstände
zwischen den Rippen, die durch ein Druckgießen vorgesehen
werden können. Dementsprechend ist die Wärmeabstrahlungsfläche
der zweiten Wärmesenke 8 vergrößert,
wodurch die Kühleffizienz verbessert wird. Daraus resultiert,
dass die Größe der zweiten Wärmesenke 8 reduziert
werden kann.
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Weil
außerdem ein Teil der Kühlleistung der zweiten
Wärmesenke 8 über das Wärmerohr 10 zu der
ersten Wärmesenke 7 übertragen werden
kann, kann die Größe der zweiten Wärmesenke
weiter reduziert werden. Dadurch kann die Größe
der Motorsteuervorrichtung reduziert werden.
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Gemäß der
Erfindung können also zwei Arten von Wärmesenken
miteinander kombiniert werden, um Wärme zwischen denselben
zu übertragen, wobei die erste und die zweite Wärmesenke 7 und 8 unter
Verwendung eines Wärmerohrs in einen engen Kontakt zueinander
gebracht werden. Dadurch kann der Wärmeabstrahlungseffekt
der zwei Wärmesenken effektiv verbessert werden. Deshalb
können die Größe der Wärmesenke
und die Größe der Motorsteuervorrichtung reduziert
werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung wie etwa einen Wechselrichter
oder einen Servoverstärker, die allgemein mit einer Hochspannungs-Stromversorgung
betrieben wird, und insbesondere einen Aufbau, mit dem die Größe
einer in der Motorsteuervorrichtung verwendeten Wärmesenke
reduziert wird und die Anzahl der Teile der Motorsteuervorrichtung
reduziert wird. Die Erfindung kann für die Herstellung
einer Motorsteuervorrichtung angewendet werden, wobei die Größe
und die Herstellungskosten der Motorsteuervorrichtung reduziert werden
können, indem die Größe einer Wärmesenke reduziert
wird, ohne die Anzahl der Teile sehr zu erhöhen.
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Zusammenfassung
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Es
wird eine Motorsteuervorrichtung angegeben, die kostengünstig
ist und eine kleine Größe aufweist, weil die Größe
einer in der Motorsteuervorrichtung verwendeten Wärmesenke
reduziert ist und die Anzahl der Teile der Motorsteuervorrichtung
reduziert ist.
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Die
Motorsteuervorrichtung umfasst eine Wärmesenke, eine Vielzahl
von Leistungs-Halbleitermodulen, die in einem engen Kontakt mit
der Wärmesenke sind, ein Substrat (4), das elektrisch
mit der Vielzahl von Leistungs-Halbleitermodulen verbunden ist,
und einen Ventilator (6), der einen Luftstrom erzeugt und
Kühlluft zu der Wärmesenke zuführt. Die Wärmesenke
wird gebildet, indem zwei Arten von Wärmesenken miteinander
kombiniert werden, nämlich eine erste Wärmesenke
(7) und eine zweite Wärmesenke (8), wobei
Wärme zwischen denselben übertragen werden kann.
Die Leistungs-Halbleitermodule sind in einem engen Kontakt mit der
zweiten Wärmesenke (8).
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- 1
- Wärmesenke
- 1a
- Vorsprung
- 1b
- Verbindungsteil
- 1c
- Rippe
- 2
- Leistungs-Halbleitermodul
- 3
- Schraube
für die Fixierung des Leistungs-Halbleitermoduls
- 4
- Substrat
- 5
- Schraube
für die Fixierung des Substrats
- 6
- Ventilator
- 7
- erste
Wärmesenke
- 7a
- Vorsprung
- 7b
- Verbindungsteil
- 7c
- Hohlloch
- 8
- zweite
Wärmesenke
- 8a
- Rippe
- 9
- Schraube
für die Fixierung der zweiten Wärmesenke
- 10
- Wärmerohr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2004-349548
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