JP2004222428A - Power module integrated actuator - Google Patents

Power module integrated actuator Download PDF

Info

Publication number
JP2004222428A
JP2004222428A JP2003007584A JP2003007584A JP2004222428A JP 2004222428 A JP2004222428 A JP 2004222428A JP 2003007584 A JP2003007584 A JP 2003007584A JP 2003007584 A JP2003007584 A JP 2003007584A JP 2004222428 A JP2004222428 A JP 2004222428A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power module
housing
load side
actuator
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003007584A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Kawanami
靖彦 川波
Akira Sasaki
亮 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2003007584A priority Critical patent/JP2004222428A/en
Publication of JP2004222428A publication Critical patent/JP2004222428A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power module integrated actuator wherein the shortening of the actuator in an axial direction, simplifying of wiring and the prevention of miswiring can be achieved simultaneously, while an improvement of heat dissipating performance of a power switching element arranged on a power module part and an actuator is realized. <P>SOLUTION: In the power module integrated actuator, a power module PM wherein a power switching element 11 or the like is included in a cylindrical cabinet 4 is arranged on the circumference of a housing 1. A plurality of heat dissipating fins 8 are arranged which are formed between the housing 1 and the power module PM so as to stretch toward an axial direction, fixed with the housing 1 by bonding, and attached so as to be in contact with the power module PM. Cooling passages 9 are so surrounded with a part between the housing 1 and the power module PM that cooling medium passes parts between the plurality of heat dissipating fins 8. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱が必要な回路素子を内蔵したパワーモジュールを一体に備えたパワーモジュール一体型アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のACまたはDCモータにパワースイッチング素子などを搭載したパワーモジュールを一体化したアクチュエータは、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1は、固定子と回転子よりなるモータ部と、回転子を保持する回転軸と、回転軸の反負荷側に設けた冷却ファンと、回転軸と直結した回転数検出用のエンコーダと、軸受を支持する負荷側および反負荷側のエンドブラケットと、ハウジングより構成される電動機において、中空円筒状の、インバータ回路を内蔵するケースと、制御回路を内蔵したケースと、コンバータ回路を内蔵するケースを、反負荷側のエンドブラケットと冷却ファンの間で軸方向に多段に積み重ねて反負荷側エンドブラケットまたはハウジングに固定したものとなっている。このような構造により、アクチュエータの小型化、および制御回路とモータ間の誤配線を防ぐようにしている。
【0003】
【特許文献1】特開平11−27903号公報(明細書4頁〜5頁、図1〜図6)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパワーモジュール一体型アクチュエータは、制御回路、インバータ回路およびコンバータ回路を内蔵したケースを、反負荷側のエンドブラケットと冷却ファンの間に取り付ける構造を有するため、アクチュエータが軸方向に長くなるという欠点があった。
また、上記パワーモジュール部には放熱が必要なパワースイッチング素子を備えた構成となっているため、特にアクチュエータのモータ部の出力が比較的大きい場合には、ヒートシンクを含んだ状態とされるのが一般である。この場合、アクチュエータのヒートシンクとパワーモジュールのヒートシンクがそれぞれ大型化し、アクチュエータの取付構造に制約があるロボットの関節などでは十分な冷却ができないという問題があった。
【0005】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、パワーモジュール部に設けられたパワースイッチング素子と、アクチュエータの放熱性能の向上を実現しながら、アクチュエータの軸方向の短縮化、配線の簡略化および誤配線防止を同時に達成することができるパワーモジュール一体型アクチュエータを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載のパワーモジュール一体型アクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングに保持されて電機子巻線を有する固定子と、前記固定子と磁気的空隙を介して配置されると供に、回転軸に保持された回転子と、前記回転軸を支持する軸受と、前記軸受を保持するエンドブラケットと、前記回転軸の反負荷側に設けたエンコーダとを備えたアクチュエータにおいて、前記ハウジングの外周側に設けられて筒状の筐体にパワースイッチング素子などを内蔵したパワーモジュールと、前記ハウジングと前記パワーモジュールの間で軸方向に向かって延びるように形成され、かつ、前記ハウジングまたは前記パワーモジュールの一方に固定され、他方に接触するように取り付けた複数の高熱伝導部材からなる放熱フィンと、前記ハウジングと前記パワーモジュールの間に囲まれて前記複数の放熱フィンの間に冷媒が通るように形成された冷却通路を備えたものである。
請求項2の発明は、請求項1記載のパワーモジュール一体型アクチュエータにおいて、前記回転軸の負荷側または反負荷側の一方に冷却ファンを設けたものである。
請求項3の発明は、請求項1記載のパワーモジュール一体型アクチュエータにおいて、反負荷側の前記エンドブラケットに隣接するように前記エンコーダおよび前記パワーモジュール間の配線を内蔵したケースを取り付けたものであある。請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載のパワーモジュール一体型アクチュエータにおいて、前記冷却通路にヒートパイプを内蔵させ、前記アクチュエータの外部に前記ヒートパイプの放熱部となるヒートシンクを設けたものである。
請求項5の発明は、請求項1〜4までの何れか1項に記載のパワーモジュール一体型アクチュエータにおいて、前記回転軸の負荷側にギアボックスを取り付けたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータであって、(a)はその横断面図、(b)はパワーモジュール、放熱フィンおよびハウジングを組立てた状態の正断面図である。図2は第1実施例によるカバーを外した状態に於けるパワーモジュールの全体斜視図である。図3は第1実施例によるエンコーダおよびパワーモジュール間の配線を内蔵したケースの斜視図である。
図において、1はハウジング、2は固定子、2aは鉄芯、2bは電機子巻線、3は回転子、3aは鉄芯、3bは回転子導体、4は筐体、4aは放熱板、4bは放熱フィン嵌合部、4cは壁部、4dはカバー、5は冷却ファン、6は回転軸、7は導風板、8は放熱フィン、9は冷却通路、9aは冷媒導入口、9bは冷媒排出口、10は絶縁回路基板、11はパワースイッチング素子、12はドライブIC、13は絶縁・放熱用ゲル、14はケース、15はエンコーダ、16は入出力端子を構成するコネクタピン、17はPWM信号および電力入出力線、19は軸受、20は負荷側のエンドブラケット、21は反負荷側のエンドブラケットである。
【0008】
本発明の特徴は以下のとおりである。
パワーモジュール一体型アクチュエータは、図1(a)および(b)に示すように、基本的には、固定子2と回転子3よりなるモータ部と、回転子3を保持する回転軸6と、回転軸6の反負荷側に設けた冷却ファン5と、回転軸6と直結した回転数検出用のエンコーダ15と、軸受19を支持する負荷側および反負荷側のエンドブラケット20、21と、ハウジング1より構成されている。ここで、固定子2は鉄芯2aに電機子巻線2bを備え、回転子3は鉄芯3aに回転子導体3bを備えた誘導電動機の例を示している。
【0009】
ハウジング1の外周側には、筒状の筐体4にパワースイッチング素子11、ドライブIC12などを内蔵したパワーモジュールPMが設けられている。また、ハウジング1とパワーモジュールPMの間には、軸方向に向かって延びるように形成され、かつ、ハウジング1に接合により固定されると共にパワーモジュールPMに接触するように取り付けた複数の放熱フィン8が設けられている。さらに、ハウジング1とパワーモジュールPMの間に囲まれ、複数の放熱フィン8の間に冷媒が通るように冷却通路9が形成されている。
【0010】
次に、パワーモジュールPMについて詳述する。該パワーモジュールPMは、基本的には図1(a)、(b)および図2に示すように、アルミニウムなど放熱性が良好な高熱伝導部材で製作された正六角形状の放熱板4aと、該放熱板4aの外周を覆い、かつ、金属または樹脂材料など放熱性の良好な材料で製作されたカバー4dとよりなる筐体4と、放熱板4a上に絶縁回路基板10を介して実装されたパワースイッチング素子11、ドライブIC12とで構成されている。また、筐体の放熱板4aの内径側には放熱フィン嵌合部4bが形成されると共に、放熱板4a上に実装されたパワースイッチング素子11、ドライブIC12を6個の放射状に形成された壁部4cによって仕切るようになっている。また、筐体4内の空間には絶縁・放熱用ゲル13を充填している。
【0011】
そして、回転軸6の負荷側には、図1(a)に示すように冷却ファン5が設けられており、冷却ファン5により外部の空気を負荷側の冷媒導入口9aに導入し、ハウジング1、パワーモジュールPMおよび放熱フィン8の簡に形成された冷却通路9を通して冷媒排出口9bから排出するようになっている。そして、冷却のための空気を冷媒導入口9aに効率よく導入するため冷媒導入口9aに導風板7が固定されている。
【0012】
それから、反負荷側のエンドブラケット21は、図1(a)に示すように該ブラケット21に隣接するようにエンコーダ15およびパワーモジュール11、12間の配線を内蔵した円盤状のケース14が取り付けられている。
該ケース14は図3に示すように、中央に円形状のエンコーダ取付部23と、その周囲に冷媒排出口9bが設けられている。また、ケース14はパワーモジュールPMに設けた入出力用のコネクタピン16を受けるコネクタホール22が内蔵されており、コネクタホール22がPWM信号および電力入出力線17を通して外部周辺回路と接続するようになっている。
【0013】
次に動作について説明する。
パワーモジュール一体型アクチュエータにおいて、冷却ファン5により外部の空気を負荷側の冷媒導入口9aから導入すると、ハウジング1、パワーモジュールPMおよび放熱フィン8の簡に形成された冷却通路9に冷却風を流すことにより、一方のモータ部で生じた熱はハウジング1から放熱フィン8を伝わって冷却通路9の冷却風で熱交換され、他方のパワーモジュール11、12で生じた熱は放熱板4aを介して放熱フィン8に伝わり冷却通路9の冷却風で熱交換される。
【0014】
本発明の第1実施例に係るパワーモジュール一体型アクチュエータは、ハウジング1の外周側に設けられて筒状の筐体4にパワースイッチング素子11などを内蔵したパワーモジュールPMと、ハウジング1とパワーモジュールPMの間で軸方向に向かって延びるように形成され、かつ、ハウジング1またはパワーモジュールPMの一方に固定され、他方に接触するように取り付けた複数の高熱伝導部材からなる放熱フィン8と、ハウジング1とパワーモジュールPMの間に囲まれて複数の放熱フィン8の間に冷媒が通るように形成された冷却通路9を備える構成、また、回転軸6の負荷側または反負荷側の一方に冷却ファン5を設ける構成を採用したので、ハウジング1とパワーモジュールPMの間の放熱を放熱フィン8で共用させる構造により、放熱性を向上させるとともに、アクチュエータへの取付が簡単で、しかも回転軸方向を短縮化することができる。
さらに、ハウジング1の反負荷側のエンドブラケット21に隣接するようにエンコーダ15およびパワーモジュールPM内部の素子間の配線を内蔵したケース14を取り付ける構成にしたので、アクチュエータとパワーモジュール間の配線を簡略化するとともに誤配線を防止することができる。
【0015】
図4は本発明の第2実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータのハウジングに放熱フィン付筐体を取り付けた状態を示す正面図である。
第2実施例が第1実施例と異なる点は、第1実施例のパワーモジュールと放熱フィンを別体とする構成に替えて、アルミニウムなど高熱伝導部材からなる放熱フィン29とパワーモジュール28を一体化した点である。
具体的には、放熱フィン取付部27の外周を平面状に形成し、放熱フィン取付部27の内径側をハウジング1と嵌合するように円形状に形成されている。該放熱フィン取付部27の平面部には複数の放熱フィン29が取り付けられ、放熱フィン29上にパワーモジュール28を取り付けた構造となっている。
本発明の第2実施例は、第1実施例のパワーモジュールと放熱フィンを別体とする構成に替えて、放熱フィン29とパワーモジュール28を一体化したので、放熱フィン29によってパワーモジュール28からハウジング側へ熱を効率よく放熱することができる。また、パワーモジュールの幅がアクチュエータの直径に近くアクチュエータの周囲に取り付けが困難な場合でも、アクチュェータへの取付を簡単に行うことができる。
【0016】
図5は本発明の第3実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータの横断面図である。
第3実施例が第2実施例と異なる点は、回転軸の負荷側、すなわち負荷側のエンドブラケット20に隣接してギアボックス24を取り付け、回転軸6をアクチュエータからの軸出力とした点である。また、第1実施例に記載された冷却通路9の中にヒートパイプモジュール25を挿入したものとなっている。ヒートパイプの吸熱部はギヤボックス24近傍並びにモータ部の中央部に配置するとともに、吸熱した熱を反負荷側の冷媒排出口9bから放熱部となるヒートシンク26へと導き放熱させるようになっている。
第3実施例は、アクチュエータの負荷側にギアユニット24を取り付ける構成であって、負荷側から冷却ファンにより空気などの冷媒を冷媒通路、放熱フィン内に導入できないときに、ヒートパイプモジュール25を放熱フィン間の冷却通路に挿入するようにしたので、冷却性と小型化を同時に達成することができる。さらにギアボックスは、パワーモジュールの筐体4と同程度の直径を持つため、従来のアクチュエータの同じ直径のギアボックスよりも幅広いギヤ比を選択することが可能となる。
【0017】
なお、パワーモジュールの筐体4は、正多面体に限らず、素子の大きさにあわせて適当な平面で構成することができ、搭載する素子数は、アクチュエータの形状や容量に合わせて取り付けるようにしても構わない。
また、実施例では、冷却ファン5を負荷側に取り付ける例を示したが、冷却ファン5を反負荷側に取り付けることも可能である。
また、冷却ファン5の取付位置を負荷側に固定したままで吹出し側と吐出し側の取付方向を変え、ファンの回転方向により冷媒の向きを冷媒排出口9bから冷媒導入口9aとするようにしても構わない。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば以下の効果がある。
本発明の第1実施例に係るパワーモジュール一体型アクチュエータは、ハウジングの外周側に設けられて筒状の筐体にパワースイッチング素子などを内蔵したパワーモジュールと、ハウジングとパワーモジュールの間で軸方向に向かって延びるように形成され、かつ、ハウジングまたはパワーモジュールの一方に固定され、他方に接触するように取り付けた複数の高熱伝導部材からなる放熱フィンと、ハウジングとパワーモジュールの間に囲まれて複数の放熱フィンの間に冷媒が通るように形成された冷却通路を備える構成、また、回転軸の負荷側または反負荷側の一方に冷却ファンを設ける構成を採用したため、ハウジングとパワーモジュールの間の放熱を放熱フィンで共用させる構造により、放熱性を向上させるとともに、アクチュエータへの取付が簡単で、しかも回転軸方向を短縮化することができる。
さらに、本アクチュエータは、ハウジングの反負荷側のエンドブラケットに隣接するようにエンコーダおよびパワーモジュール内部の素子間の配線を内蔵したケースを取り付ける構成にしたため、アクチュエータとパワーモジュール間の配線を簡略化するとともに誤配線を防止することができる。
本発明の第2実施例は、第1実施例のパワーモジュールと放熱フィンを別体とする構成に替えて、放熱フィンとパワーモジュールを一体化する構成にしたため、放熱フィンによってパワーモジュールからハウジング側へ熱を効率よく放熱することができる。また、パワーモジュールの幅がアクチュエータの直径に近くアクチュエータの周囲に取り付けが困難な場合でも、アクチュェータへの取付を簡単に行うことができる。
本発明の第3実施例は、アクチュエータの負荷側にギアユニットを取り付ける構成であって、負荷側から冷却ファンにより空気などの冷媒を冷媒通路、放熱フィン内に導入できないときに、ヒートパイプモジュールを放熱フィン間の冷却通路に挿入するようにしたため、冷却性と小型化を同時に達成することができる。また、ギアボックスがパワーモジュールの筐体と同程度の直径を持つことで、従来のアクチュエータの同じ直径のギアボックスよりも幅広いギヤ比を選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータであって、(a)はその横断面図、(b)はパワーモジュール、放熱フィンおよびハウジングを組立てた状態の正断面図である。
【図2】第1実施例によるカバーを外した状態に於けるパワーモジュールの全体斜視図である。
【図3】第1実施例によるエンコーダおよびパワーモジュール間の配線を内蔵したケースの斜視図である。
【図4】本発明の第2実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータのハウジングに放熱フィン付筐体を取り付けた状態を示す正面図である。
【図5】本発明の第3実施例を示すパワーモジュール一体型アクチュエータの横断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 固定子
2a 鉄芯
2b 電機子巻線
3 回転子
3a 鉄芯
3b 回転子導体
4 筐体
4a 放熱板
4b 放熱フィン嵌合部
4c 壁部
4d カバー
5 冷却ファン
6 回転軸
7 導風板
8 放熱フィン
9 冷却通路
9a 冷媒導入口
9b 冷媒排出口
10 絶縁回路基板
11 パワースイッチング素子
12 ドライブIC
13 絶縁・放熱用ゲル
14 ケース
15 エンコーダ
16 コネクタピン(入出力端子)
17 PWM信号および電力入出力線
19 軸受
20 エンドブラケット(負荷側)
21 エンドブラケット(反負荷側)
22 コネクタホール(入出力端子受け)
23 エンコーダ取付部
24 ギアボックス
25 ヒートパイプモジュール
26 ヒートシンク
27 放熱フィン取付部
28 パワーモジュール
29 放熱フィン
PM パワーモジュール
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power module-integrated actuator that integrally includes a power module that incorporates a circuit element that requires heat radiation.
[0002]
[Prior art]
An actuator in which a power module in which a power switching element or the like is mounted on a conventional AC or DC motor is integrated is described in, for example, Patent Document 1.
Patent Literature 1 discloses a motor unit including a stator and a rotor, a rotating shaft that holds the rotor, a cooling fan provided on the non-load side of the rotating shaft, an encoder for detecting the number of rotations directly connected to the rotating shaft, and A motor having a load-side and a non-load-side end bracket for supporting a bearing, and a housing. The motor includes a hollow cylindrical case including an inverter circuit, a case including a control circuit, and a converter circuit. The cases are stacked in multiple stages in the axial direction between the end bracket on the non-load side and the cooling fan and fixed to the end bracket or the housing on the non-load side. With such a structure, miniaturization of the actuator and erroneous wiring between the control circuit and the motor are prevented.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-27903 (specification pages 4 to 5, FIGS. 1 to 6)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional power module integrated actuator has a structure in which the case incorporating the control circuit, the inverter circuit, and the converter circuit is attached between the end bracket on the non-load side and the cooling fan, so that the actuator becomes longer in the axial direction. There was a disadvantage.
Since the power module has a power switching element that requires heat radiation, it is necessary to include a heat sink especially when the output of the motor of the actuator is relatively large. General. In this case, there has been a problem that the heat sink of the actuator and the heat sink of the power module each become large, and sufficient cooling cannot be performed at a joint of a robot or the like having a limitation in the mounting structure of the actuator.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and realizes a power switching element provided in a power module unit, an improvement in heat radiation performance of an actuator, a shortening of an actuator in an axial direction, and simplification of wiring. It is an object of the present invention to provide a power module-integrated actuator capable of simultaneously achieving integration and prevention of incorrect wiring.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a power module integrated actuator according to claim 1 is arranged via a housing, a stator held by the housing and having an armature winding, and a magnetic gap between the stator and the stator. In addition, an actuator including a rotor held on a rotating shaft, a bearing supporting the rotating shaft, an end bracket holding the bearing, and an encoder provided on a non-load side of the rotating shaft. A power module provided on the outer peripheral side of the housing and having a built-in power switching element or the like in a cylindrical housing, formed so as to extend in the axial direction between the housing and the power module, and A heat release member comprising a plurality of high heat conductive members fixed to one of the housing or the power module and attached to contact the other. And the fin, in which a cooling passage formed so as to pass the refrigerant between the plurality of heat radiating fins are enclosed between the housing and the power module.
According to a second aspect of the present invention, in the power module-integrated actuator according to the first aspect, a cooling fan is provided on one of a load side and a non-load side of the rotating shaft.
According to a third aspect of the present invention, in the power module-integrated actuator according to the first aspect, a case having a built-in wiring between the encoder and the power module is attached adjacent to the end bracket on the non-load side. is there. According to a fourth aspect of the present invention, in the power module-integrated actuator according to any one of the first to third aspects, a heat pipe is built in the cooling passage, and a heat radiating portion of the heat pipe is provided outside the actuator. A heat sink is provided.
According to a fifth aspect of the present invention, in the power module-integrated actuator according to any one of the first to fourth aspects, a gear box is attached to a load side of the rotating shaft.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B show a power module integrated type actuator according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view thereof, and FIG. 1B is a front cross-sectional view of a state where a power module, a radiation fin and a housing are assembled. is there. FIG. 2 is an overall perspective view of the power module with the cover removed according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a case incorporating wiring between the encoder and the power module according to the first embodiment.
In the figure, 1 is a housing, 2 is a stator, 2a is an iron core, 2b is an armature winding, 3 is a rotor, 3a is an iron core, 3b is a rotor conductor, 4 is a housing, 4a is a heat sink, 4b is a radiating fin fitting portion, 4c is a wall portion, 4d is a cover, 5 is a cooling fan, 6 is a rotating shaft, 7 is a baffle plate, 8 is a radiating fin, 9 is a cooling passage, 9a is a refrigerant inlet, 9b Is a refrigerant outlet, 10 is an insulating circuit board, 11 is a power switching element, 12 is a drive IC, 13 is an insulating / radiating gel, 14 is a case, 15 is an encoder, 16 is a connector pin constituting an input / output terminal, 17 Is a PWM signal and power input / output line, 19 is a bearing, 20 is a load side end bracket, and 21 is a non-load side end bracket.
[0008]
The features of the present invention are as follows.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the power module-integrated actuator basically includes a motor unit including a stator 2 and a rotor 3, a rotating shaft 6 for holding the rotor 3, A cooling fan 5 provided on the non-load side of the rotating shaft 6; a rotational speed detecting encoder 15 directly connected to the rotating shaft 6; load-side and non-load-side end brackets 20 and 21 supporting a bearing 19; 1. Here, the stator 2 shows an example of an induction motor in which an iron core 2a has an armature winding 2b, and the rotor 3 has an iron core 3a having a rotor conductor 3b.
[0009]
On the outer peripheral side of the housing 1, a power module PM in which a power switching element 11, a drive IC 12, and the like are built in a cylindrical housing 4 is provided. A plurality of radiating fins 8 are formed between the housing 1 and the power module PM so as to extend in the axial direction, and are fixed to the housing 1 by bonding and attached so as to contact the power module PM. Is provided. Further, a cooling passage 9 is formed so as to be surrounded by the housing 1 and the power module PM so that the refrigerant passes between the plurality of radiating fins 8.
[0010]
Next, the power module PM will be described in detail. As shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2, the power module PM basically has a regular hexagonal heat sink 4a made of a high heat conductive member having good heat dissipation such as aluminum. A housing 4 that covers the outer periphery of the heat radiating plate 4a and is made of a cover 4d made of a material having a good heat radiating property such as a metal or a resin material, and is mounted on the heat radiating plate 4a via an insulating circuit board 10. And a drive IC 12. A radiating fin fitting portion 4b is formed on the inner diameter side of the radiating plate 4a of the housing, and a power switching element 11 and a drive IC 12 mounted on the radiating plate 4a are formed in six radially extending walls. It is designed to be partitioned by the part 4c. The space inside the housing 4 is filled with an insulating / radiating gel 13.
[0011]
A cooling fan 5 is provided on the load side of the rotating shaft 6 as shown in FIG. 1A. The cooling fan 5 introduces external air into the load-side refrigerant inlet 9a. , Through the cooling passage 9 formed with the power module PM and the radiating fins 8, and discharged from the refrigerant outlet 9b. The air guide plate 7 is fixed to the refrigerant inlet 9a in order to efficiently introduce air for cooling into the refrigerant inlet 9a.
[0012]
Then, as shown in FIG. 1A, a disk-shaped case 14 having a built-in wiring between the encoder 15 and the power modules 11 and 12 is attached to the end bracket 21 on the non-load side as shown in FIG. ing.
As shown in FIG. 3, the case 14 has a circular encoder mounting portion 23 at the center and a refrigerant outlet 9b around the encoder mounting portion 23. The case 14 has a built-in connector hole 22 for receiving an input / output connector pin 16 provided on the power module PM. The connector hole 22 is connected to an external peripheral circuit through the PWM signal and the power input / output line 17. Has become.
[0013]
Next, the operation will be described.
In the power module-integrated actuator, when external air is introduced from the load-side refrigerant inlet 9 a by the cooling fan 5, cooling air flows through the cooling passage 9 formed in the housing 1, the power module PM and the radiation fin 8. As a result, the heat generated in one motor portion is transmitted from the housing 1 through the radiating fins 8 and exchanged with the cooling air in the cooling passage 9, and the heat generated in the other power modules 11 and 12 is transmitted through the radiating plate 4 a. The heat is transmitted to the radiation fins 8 and heat is exchanged by the cooling air in the cooling passage 9.
[0014]
The power module-integrated actuator according to the first embodiment of the present invention includes a power module PM provided on the outer peripheral side of the housing 1 and including the power switching element 11 and the like in the cylindrical housing 4, and the housing 1 and the power module. A radiation fin 8 formed of a plurality of high heat conducting members fixed to one of the housing 1 and the power module PM and formed so as to extend in the axial direction between the PM and the housing 1 or the power module PM; A configuration including a cooling passage 9 formed between the plurality of radiating fins 8 and surrounded by the cooling module 9 and surrounded by the cooling module 1 and the power module PM. Since the configuration in which the fan 5 is provided is employed, the heat radiation between the housing 1 and the power module PM is shared by the radiation fins 8. More, it improves the heat dissipation, attached to the actuator is simple, yet it is possible to shorten the axial direction.
Furthermore, since the case 14 containing the wiring between the encoder 15 and the elements inside the power module PM is mounted adjacent to the end bracket 21 on the non-load side of the housing 1, the wiring between the actuator and the power module is simplified. Erroneous wiring can be prevented.
[0015]
FIG. 4 is a front view showing a state in which a housing with radiation fins is attached to a housing of a power module-integrated actuator according to a second embodiment of the present invention.
The difference of the second embodiment from the first embodiment is that the power module and the power module 28 are integrally formed by replacing the power module and the heat radiation fin of the first embodiment with a separate structure. It is a point that has become.
Specifically, the outer periphery of the radiating fin mounting portion 27 is formed in a planar shape, and the inner side of the radiating fin mounting portion 27 is formed in a circular shape so as to fit with the housing 1. A plurality of radiating fins 29 are mounted on a plane portion of the radiating fin mounting portion 27, and a power module 28 is mounted on the radiating fin 29.
In the second embodiment of the present invention, the power fins 29 and the power module 28 are integrated with each other in place of the power module and the heat fins of the first embodiment being separated from each other. Heat can be efficiently dissipated to the housing. Further, even when the width of the power module is close to the diameter of the actuator and it is difficult to mount the power module around the actuator, the power module can be easily mounted on the actuator.
[0016]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a power module-integrated actuator according to a third embodiment of the present invention.
The third embodiment is different from the second embodiment in that a gearbox 24 is mounted on the load side of the rotating shaft, that is, adjacent to the load-side end bracket 20, and the rotating shaft 6 is used as the shaft output from the actuator. is there. Further, a heat pipe module 25 is inserted into the cooling passage 9 described in the first embodiment. The heat absorbing portion of the heat pipe is arranged near the gear box 24 and in the central portion of the motor portion, and guides the absorbed heat from the refrigerant discharge port 9b on the non-load side to the heat sink 26 serving as a heat radiating portion to radiate heat. .
In the third embodiment, the gear unit 24 is mounted on the load side of the actuator. When the cooling fan cannot introduce refrigerant such as air into the refrigerant passages and the radiation fins from the load side, the heat pipe module 25 is radiated. Since it is inserted in the cooling passage between the fins, cooling performance and miniaturization can be achieved at the same time. Further, since the gearbox has a diameter similar to that of the housing 4 of the power module, it is possible to select a wider gear ratio than a gearbox having the same diameter of the conventional actuator.
[0017]
The housing 4 of the power module is not limited to a regular polyhedron, but can be formed of an appropriate plane according to the size of the element. The number of elements to be mounted is set according to the shape and capacity of the actuator. It does not matter.
Further, in the embodiment, the example in which the cooling fan 5 is attached to the load side is shown, but the cooling fan 5 can be attached to the non-load side.
Further, while the mounting position of the cooling fan 5 is fixed to the load side, the mounting directions of the blow-out side and the discharge side are changed, and the direction of the refrigerant is changed from the refrigerant outlet 9b to the refrigerant inlet 9a according to the rotation direction of the fan. It does not matter.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
A power module-integrated actuator according to a first embodiment of the present invention includes a power module provided on the outer peripheral side of a housing and having a power switching element or the like built in a cylindrical housing, and an axial direction between the housing and the power module. And a radiation fin formed of a plurality of high heat conducting members fixed to one of the housing and the power module and attached to contact the other, and surrounded by the housing and the power module. A configuration including a cooling passage formed so that a refrigerant passes between a plurality of radiation fins, and a configuration in which a cooling fan is provided on one of the load side and the non-load side of the rotating shaft, so that a space between the housing and the power module is provided. The structure allows heat radiation to be shared by the radiation fins, improving heat radiation and Attached to it is simple, yet it is possible to shorten the axial direction.
Furthermore, since the present actuator is configured to mount a case having a built-in wiring between elements inside the encoder and the power module adjacent to the end bracket on the non-load side of the housing, the wiring between the actuator and the power module is simplified. In addition, erroneous wiring can be prevented.
In the second embodiment of the present invention, the power module and the heat fin are separated from each other in place of the structure of the first embodiment, and the heat fin and the power module are integrated. Heat can be efficiently dissipated. Further, even when the width of the power module is close to the diameter of the actuator and it is difficult to mount the power module around the actuator, the power module can be easily mounted on the actuator.
The third embodiment of the present invention has a configuration in which a gear unit is mounted on the load side of an actuator. When a refrigerant such as air cannot be introduced into a refrigerant passage or a radiation fin from a load side by a cooling fan, a heat pipe module is mounted. Since it is inserted in the cooling passage between the radiation fins, cooling performance and miniaturization can be achieved at the same time. In addition, since the gear box has a diameter approximately equal to that of the housing of the power module, it is possible to select a wider gear ratio than a gear box having the same diameter of a conventional actuator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a power module-integrated actuator showing a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view thereof, and (b) is a front cross-sectional view of a state where a power module, a radiation fin and a housing are assembled. It is.
FIG. 2 is an overall perspective view of the power module with a cover removed according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a case incorporating wiring between the encoder and the power module according to the first embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a state in which a housing with a radiation fin is attached to a housing of a power module-integrated actuator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a power module-integrated actuator according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Stator 2a Iron core 2b Armature winding 3 Rotor 3a Iron core 3b Rotor conductor 4 Housing 4a Heat sink 4b Heat sink fin fitting part 4c Wall 4d Cover 5 Cooling fan 6 Rotating shaft 7 Wind guide plate Reference Signs List 8 radiating fin 9 cooling passage 9a refrigerant inlet 9b refrigerant outlet 10 insulating circuit board 11 power switching element 12 drive IC
13 Gel for insulation and heat dissipation 14 Case 15 Encoder 16 Connector pin (input / output terminal)
17 PWM signal and power input / output line 19 Bearing 20 End bracket (load side)
21 End bracket (anti-load side)
22 Connector hole (input / output terminal receiver)
23 Encoder mounting part 24 Gear box 25 Heat pipe module 26 Heat sink 27 Radiation fin mounting part 28 Power module 29 Radiation fin PM Power module

Claims (5)

ハウジングと、
前記ハウジングに保持されて電機子巻線を有する固定子と、
前記固定子と磁気的空隙を介して配置されると供に、回転軸に保持された回転子と、
前記回転軸を支持する軸受と、
前記軸受を保持するエンドブラケットと、
前記回転軸の反負荷側に設けたエンコーダと
を備えたアクチュエータにおいて、
前記ハウジングの外周側に設けられて筒状の筐体にパワースイッチング素子などを内蔵したパワーモジュールと、
前記ハウジングと前記パワーモジュールの間で軸方向に向かって延びるように形成され、かつ、前記ハウジングまたは前記パワーモジュールの一方に固定され、他方に接触するように取り付けた複数の高熱伝導部材からなる放熱フィンと、前記ハウジングと前記パワーモジュールの間に囲まれて前記複数の放熱フィンの間に冷媒が通るように形成された冷却通路を備えたことを特徴とするパワーモジュール一体型アクチュエータ。
A housing,
A stator having an armature winding held by the housing;
Along with being arranged via the stator and the magnetic gap, a rotor held on a rotating shaft,
A bearing that supports the rotating shaft;
An end bracket for holding the bearing,
An actuator provided with an encoder provided on the non-load side of the rotating shaft,
A power module provided on the outer peripheral side of the housing and including a power switching element and the like in a cylindrical housing;
A heat radiator comprising a plurality of high heat conducting members formed so as to extend in the axial direction between the housing and the power module, and fixed to one of the housing or the power module and attached to contact the other. A power module-integrated actuator, comprising: a fin; and a cooling passage surrounded by the housing and the power module, the cooling passage being formed between the plurality of radiating fins to allow a refrigerant to pass therethrough.
前記回転軸の負荷側または反負荷側の一方に冷却ファンを設けた請求項1記載のパワーモジュール一体型アクチュエータ。The power module integrated actuator according to claim 1, wherein a cooling fan is provided on one of the load side and the non-load side of the rotating shaft. 反負荷側の前記エンドブラケットに隣接するように前記エンコーダおよび前記パワーモジュール間の配線を内蔵したケースを取り付けたことを特徴とする請求項1記載のパワーモジュール一体型アクチュエータ。The power module-integrated actuator according to claim 1, wherein a case containing a wiring between the encoder and the power module is mounted adjacent to the end bracket on the non-load side. 前記冷却通路にヒートパイプを内蔵させ、前記アクチュエータの外部に前記ヒートパイプの放熱部となるヒートシンクを設けたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のパワーモジュール一体型アクチュエータ。The power module integrated actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein a heat pipe is built in the cooling passage, and a heat sink serving as a heat radiating portion of the heat pipe is provided outside the actuator. . 前記回転軸の負荷側にギアボックスを取り付けたことを特徴とする請求項1〜4までの何れか1項に記載のパワーモジュール一体型アクチュエータ。The power module-integrated actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein a gear box is attached to a load side of the rotating shaft.
JP2003007584A 2003-01-15 2003-01-15 Power module integrated actuator Pending JP2004222428A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007584A JP2004222428A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Power module integrated actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007584A JP2004222428A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Power module integrated actuator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004222428A true JP2004222428A (en) 2004-08-05

Family

ID=32897636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003007584A Pending JP2004222428A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Power module integrated actuator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004222428A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009011106A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Connector unit, housing for rotary electric machine, and rotary electric machine
JP2009027863A (en) * 2007-07-20 2009-02-05 Toshiba Corp Vehicle drive arrangement
JP2010104205A (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Mitsubishi Electric Corp Controller-integrated rotating electric machine
JP2011101549A (en) * 2009-11-09 2011-05-19 Fanuc Ltd Induction motor with heat dissipating disc for dissipating heat generated by rotor
JP2011244686A (en) * 2010-05-13 2011-12-01 Johnson Electric Sa Electric motor
JP2013106366A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Yaskawa Electric Corp Rotary electric machine
JP2014044969A (en) * 2010-12-22 2014-03-13 Valeo Systemes De Controle Moteur Electronic circuit comprising electrical connections resistant to severe environment
US20160105067A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Remy Technologies, Llc Centrally located control electronics for electric machine
WO2020017175A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 株式会社e-Gle Outer rotor motor and electric vehicle
EP3988261A1 (en) * 2020-10-26 2022-04-27 Siemens Aktiengesellschaft Gripper for a robot

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009011106A (en) * 2007-06-29 2009-01-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Connector unit, housing for rotary electric machine, and rotary electric machine
JP2009027863A (en) * 2007-07-20 2009-02-05 Toshiba Corp Vehicle drive arrangement
JP2010104205A (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Mitsubishi Electric Corp Controller-integrated rotating electric machine
JP4722176B2 (en) * 2008-10-27 2011-07-13 三菱電機株式会社 Controller-integrated rotating electrical machine
US7999425B2 (en) 2008-10-27 2011-08-16 Mitsubishi Electric Corporation Controller-integrated rotating electric machine
JP2011101549A (en) * 2009-11-09 2011-05-19 Fanuc Ltd Induction motor with heat dissipating disc for dissipating heat generated by rotor
US8232692B2 (en) 2009-11-09 2012-07-31 Fanuc Ltd Induction motor equipped with heat dissipating disc for dissipating rotor heat
US9077230B2 (en) 2010-05-13 2015-07-07 Johnson Electric S.A. Electric motor with heat dissipating device
JP2011244686A (en) * 2010-05-13 2011-12-01 Johnson Electric Sa Electric motor
JP2014044969A (en) * 2010-12-22 2014-03-13 Valeo Systemes De Controle Moteur Electronic circuit comprising electrical connections resistant to severe environment
JP2014509357A (en) * 2010-12-22 2014-04-17 ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール Electronic circuits with electrical connections that are resistant to harsh environments
JP2013106366A (en) * 2011-11-10 2013-05-30 Yaskawa Electric Corp Rotary electric machine
US20160105067A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Remy Technologies, Llc Centrally located control electronics for electric machine
US10090727B2 (en) * 2014-10-08 2018-10-02 Borgwarner Inc. Centrally located control electronics for electric machine
WO2020017175A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-23 株式会社e-Gle Outer rotor motor and electric vehicle
EP3988261A1 (en) * 2020-10-26 2022-04-27 Siemens Aktiengesellschaft Gripper for a robot
CN114474145A (en) * 2020-10-26 2022-05-13 西门子股份公司 Joint for robot
US11738472B2 (en) 2020-10-26 2023-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Articulation for a robot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6081021B2 (en) Mechanical and electric integrated motor device
US10566876B2 (en) Axial gap rotary electric machine
JP5312614B2 (en) Inverter integrated drive module
US11509179B2 (en) Axial field rotary energy device having PCB stator and variable frequency drive
TWI643433B (en) Rotary electric machine
JP5804450B2 (en) Rotating electric machine
JP6621491B2 (en) Rotating electric machine
GB2485185A (en) Axial gap electrical machine having integrated stator
JP2006174541A (en) Rotary electric machine
JP6079452B2 (en) Inverter-integrated rotating electrical machine
WO2018159471A1 (en) Pump device
JP2013027181A (en) Rotary electric machine
US11025144B2 (en) Outer rotor motor having support member
KR101432622B1 (en) Fan Motor for Vehicle
JP2004222428A (en) Power module integrated actuator
JP6882884B2 (en) motor
JP2004236470A (en) Power module and motor integrated with power module
JP2008172861A (en) Electric fan for vehicle
JP2019522456A (en) Electric motor
JP6918242B2 (en) Rotating machine
JP5717669B2 (en) Mechanical and electrical integrated module
CN209823617U (en) Motor, heat abstractor and movable platform
CN214959169U (en) Electric machine
CN112467942B (en) Heat dissipation type axial motor
WO2023176300A1 (en) Vehicle drive device