JP2016072468A - Motor control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御ユニットの構造に関する。 The present invention relates to the structure of a motor control unit.
モータ等の制御を行うモータ制御ユニットは、主回路基板と制御回路基板を備える筐体から構成されている。
この主回路基板には、コンバータやインバータを構成する半導体素子や電解コンデンサなど、発熱量の大きな大型部品が搭載されている。
また、制御回路基板には、CPUやICなどのインバータを制御する回路部品が搭載されている。
A motor control unit that controls a motor or the like is composed of a casing including a main circuit board and a control circuit board.
On this main circuit board, large-sized parts with a large calorific value such as semiconductor elements and electrolytic capacitors constituting converters and inverters are mounted.
In addition, circuit components for controlling the inverter such as a CPU and an IC are mounted on the control circuit board.
モータ制御ユニットの筐体は、主回路基板と制御回路基板を支える板金から構成されている。
また、モータ制御ユニットは、通常、冷却フィンおよび冷却ファンを備えている。この冷却フィンおよび冷却ファンは、基板に搭載されたコンバータを構成する半導体素子、及び、基板に搭載されたインバータを構成する半導体素子、等の回路部品を冷却する。
The housing of the motor control unit is composed of a main circuit board and a sheet metal that supports the control circuit board.
In addition, the motor control unit usually includes a cooling fin and a cooling fan. The cooling fin and the cooling fan cool circuit components such as a semiconductor element constituting a converter mounted on the substrate and a semiconductor element constituting an inverter mounted on the substrate.
このようなモータ制御ユニットは、加工装置などの機械を構成する制御盤に取り付けられる。
制御盤は、直方体形状をしている。
そして、モータ制御ユニットは、制御盤の背面側の内部または外部に取り付けられる。例えば、モータ制御ユニット内部の発熱が大きな場合は、特許文献1に示すように制御盤の外にモータ制御ユニットの放熱フィンが出るように構成する。これにより盤外冷却が行われる。
Such a motor control unit is attached to a control panel constituting a machine such as a processing apparatus.
The control panel has a rectangular parallelepiped shape.
The motor control unit is attached inside or outside on the back side of the control panel. For example, when the heat generation inside the motor control unit is large, as shown in
特許文献2では、放熱用冷却装置を備えたユニット構造のインバータ装置を、板金フレームとケースと側板と底板で構成している。
また、特許文献3では、自然冷却が良好にできる制御盤が記載されている。
In
Further,
しかしながら、特許文献1においては、ヒートプレートの一部をユニットの内部に、ヒートプレートの残りの部分を外部に出るように配置している。さらに、特許文献1においては、ユニットケースを偏平なほぼ直方体形状としている。
これによって、重心が定まらないため、制御盤への取付バランスが悪い。
また、制御盤の取付面に対して垂直方向に延設されている。このため、制御盤の内部においても、外部に置いてもスペースを使ってしまい、空間の有効利用が難しい。
さらにまた、ヒートプレート自体が高価であるため、コスト高となる。
However, in
As a result, the center of gravity is not fixed, and the mounting balance to the control panel is poor.
Moreover, it is extended in the perpendicular direction with respect to the mounting surface of the control panel. For this reason, space is used both inside and outside the control panel, and it is difficult to effectively use the space.
Furthermore, since the heat plate itself is expensive, the cost is increased.
また、特許文献2では、複数枚の板金を用いるため、板金コストが高くなる。
さらに、特許文献3では、自然冷却を良好に行うための制御盤の構造が複雑となる。また、制御盤の背面に取り付けたモータ制御装置が、制御盤の背面において大きなスペースを使用するため、制御盤内の空間の有効利用が難しい。
Moreover, in
Furthermore, in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ制御ユニットを取り付ける制御盤の内部と外部における空間を有効に利用でき、簡易でコストが低いモータ制御ユニットを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a simple and low-cost motor control unit that can effectively use the space inside and outside the control panel to which the motor control unit is attached. It is.
本発明のモータ制御ユニットは、基部板部と、基部板部の左右の辺において、基部板部の面に対してほぼ垂直に接続される左側板部と右側板部と、基部板部の上辺において、基部板部の面に対してほぼ垂直に接続される天板部と、基部板部の下辺において、基部板部の面に対してほぼ垂直に接続される底板部とを有し、基部板部と左側板部と右側板部と天板部と底板部によって直方体形状の筐体を構成し、筐体は、一面が開放した開放部を有し、筐体は、筐体を内包できる大きさの制御盤に配置され、筐体には、制御対象装置への電力供給を行う半導体素子と、半導体素子が発熱した熱を放熱する放熱部が配置され、放熱部は、制御盤に取り付けた状態で制御盤の板側に配置されている。 The motor control unit according to the present invention includes a base plate portion, a left side plate portion and a right side plate portion that are connected substantially perpendicularly to the surface of the base plate portion on the left and right sides of the base plate portion, and an upper side of the base plate portion The top plate portion connected substantially perpendicularly to the surface of the base plate portion, and the bottom plate portion connected substantially perpendicularly to the surface of the base plate portion on the lower side of the base plate portion, The plate part, the left side plate part, the right side plate part, the top plate part, and the bottom plate part form a rectangular parallelepiped casing, and the casing has an open part that is open on one side, and the casing can contain the casing. Arranged on the control panel of the size, the housing is equipped with a semiconductor element that supplies power to the controlled device and a heat dissipation part that dissipates the heat generated by the semiconductor element, and the heat dissipation part is attached to the control panel It is arranged on the control panel board side.
好適には、上記構成において、制御盤の板側が開放部を覆うように配置される。 Suitably, in the said structure, it arrange | positions so that the board side of a control panel may cover an open part.
好適には、上記構成において、基部板部と左側板部と右側板部と天板部と底板部が、1枚の板から形成されている。 Preferably, in the above configuration, the base plate portion, the left plate portion, the right plate portion, the top plate portion, and the bottom plate portion are formed from a single plate.
好適には、上記構成において、放熱部を冷却するための空気は、制御盤の内部に配置された状態において、上下方向に風が流れるように形成されている。 Preferably, in the above configuration, the air for cooling the heat radiating portion is formed so that the wind flows in the vertical direction in a state where the air is disposed inside the control panel.
好適には、上記構成において、主回路基板が基部板部に沿って平行に配置され、制御回路基板が制御盤に取り付けた状態で制御盤の板側に配置され、主回路基板と制御回路基板を接続する接続部を備える。 Preferably, in the above-described configuration, the main circuit board is arranged in parallel along the base plate part, and the control circuit board is arranged on the board side of the control board in a state of being attached to the control board. A connecting portion for connecting the two.
本発明におけるモータ制御ユニットによって、制御盤の内部と外部における空間を有効に利用でき、簡易でコストが低いモータ制御ユニットを提供することが可能となる。 According to the motor control unit of the present invention, it is possible to effectively use the space inside and outside the control panel, and to provide a simple and low-cost motor control unit.
図1は、本発明の実施形態に係るモータ制御ユニット1の一部透視斜視図である。
図2は、本発明の実施形態に係るモータ制御ユニット1の筐体を開いた状態での斜視図である。
紙面においてX軸はモータ制御ユニット1の上下方向、Y軸はモータ制御ユニット1の奥行・厚さ方向、Z軸はモータ制御ユニット1の幅方向を示している。
FIG. 1 is a partially transparent perspective view of a
FIG. 2 is a perspective view of the
In the drawing, the X axis indicates the vertical direction of the
モータ制御ユニット1は、基部板部2と、基部板部2の左右の辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される左側板部3と右側板部4と、基部板部2の上辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される天板部5と、基部板部2の下辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される底板部6から形成される筐体により構成される。筐体は、筐体を内包できる大きさの制御盤に配置される。
The
筐体は、基部板部2と左側板部3と右側板部4と天板部5と底板部6によって、一面が開放した直方体形状となっている。つまり、筐体は、一面が開放した開放部16を有する。したがって、制御盤の板側が開放部16を覆うように配置される。モータ制御ユニット1は、制御盤の内面に当接されるように、筐体の開放された一面側が配置される。なお、制御盤の板側が筐体の開放された一面側(開放部16)を覆うように配置されればよいので、制御盤の外面側の板側が開放部16を覆うように配置されてもよい。
The casing has a rectangular parallelepiped shape with one surface opened by the
筐体は、制御対象装置への電力供給を行う半導体素子と、半導体素子が発熱した熱を放熱する冷却フィン13やファン14等の放熱部を備えている。
そして、筐体には、基部板部2から筐体の内部側に向かって(Y軸方向)、半導体素子、放熱部の順番で備えられている。
冷却フィン13とファン14は、筐体板金に固定される。
なお、半導体(パワートランジスタ)は、例えば、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などが用いられる。
The housing includes a semiconductor element that supplies power to the device to be controlled and a heat radiating section such as a
And the housing | casing is equipped with the order of the semiconductor element and the thermal radiation part toward the inner side of the housing | casing from the base plate part 2 (Y-axis direction).
The
As the semiconductor (power transistor), for example, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like is used.
筐体には、主回路基板10と制御回路基板11と接続基板12が備えられている。
主回路基板10は、電解コンデンサ、スイッチング電源、コンバータやインバータを構成する半導体素子が実装される。
主回路基板10は、平板状の基部板部2に対して平行に備えられる。例えば、主回路基板10は、基部板部2にスタッド15(鋲)によって筐体の板金に固定され、取り付けられる。
The housing includes a
The
The
平板状の制御回路基板11は、筐体の開放された一面側に備えられる。例えば、制御回路基板11は、基部板部2からY軸方向(厚さ方向)に延びるスタッド15によって取り付けられる。
ここで、図1において制御回路基板11は、2点鎖線で示されている。
平板状の接続基板12は、主回路基板10と制御回路基板11を接続する基板であり、筐体の右側に備えられた冷却フィン13に平行して備えられる。つまり、モータ制御ユニット1は、主回路基板10が基部板部2に沿って平行に配置され、制御回路基板11が制御盤100に取り付けた状態で制御盤100の板側に配置され、主回路基板10と制御回路基板11を接続するコネクタや接続基板12である接続部を備える。実施形態では主回路基板10と制御回路基板11を接続する部位を接続基板12としたが、コネクタによって接続されてもよい。
なお、図2において、制御回路基板11は描かれていない。
The flat
Here, in FIG. 1, the
The
In FIG. 2, the
主回路基板10の上には、制御回路基板11との接続を行う接続基板12がコネクタを通して搭載される。
また、主回路基板10には、スタッド15が搭載され、スタッド15を通して制御回路基板11を搭載する。
このような構造にする事により、最も重量のある冷却フィン13が、モータ制御ユニット1の取付面に近い位置に配置される。
これにより、重心がモータ制御ユニット1の取付面に近い位置になるため、耐振動特性が向上する。また、主回路基板10の部品実装面と制御回路基板11の部品実装面とを向き合わせることにより、スペースを有効利用し、薄型化が達成される。
On the
A
By adopting such a structure, the
As a result, the center of gravity is located close to the mounting surface of the
冷却フィン13は、主回路基板10に設けられたコンバータやインバータを構成する半導体素子や電解コンデンサなど、発熱量の大きな大型部品から発熱を効率よく冷却する位置に設けられている。
ファン14は、モータ制御ユニット1の外部からの空気を取り込み、放熱部である冷却フィン13に対して上下方向に風が流れるように形成されている。これにより、冷却フィン13を冷却するための空気は、制御盤100の内部に配置された状態において、上下方向に風が流れる。
The cooling
The
天板部5は、筐体内部の熱を逃がすために空気穴5Sを複数備えている。
また、ファン14による空気の取込み部には、ファン用空気穴5Fが設けられている。
天板部5には天板部側取付部5aが延設されている。天板部側取付部5aは制御盤100にネジで取り付けるためのネジ穴5Hが複数設けられている。
The
A
A top plate portion
底板部6は、筐体内部の熱を逃がすために空気穴6Sを複数備えている。
底板部6には底板部側取付部6aが延設されている。
底板部側取付部6aは制御盤100にネジで取り付けるためのネジ穴6Hが複数設けられている。このように、制御盤100の側面側の板金をモータ制御ユニット1の開放された一面を塞ぐ板として共用することで、板金の使用量を削減している。
The
A bottom plate portion
The bottom plate portion
図3は、本発明の実施形態に係るモータ制御ユニット1の筐体を開いた筐体の平面図である。
基部板部2と左側板部3と右側板部4と天板部5と底板部6が、1枚の板から形成されている。
ここで、左側板部3および右側板部4の合計面積が、基部板部2の面積よりも小さくなっている。
また、左側板部3の幅3Aと右側板部4の幅4Aが、基部板部2の幅2Aよりも小さくなっている。
以上のように、モータ制御ユニット1は1枚の板から形成されている筐体で構成されているため、簡易でコストが低く製造することができる。
また、板金を減らしても、上記のような構成にすると、冷却フィン13やファン14などの重量のある部品が制御盤100の側面側に接するように配置することが可能となる。これによって、モータ制御ユニット1の配置が安定し、耐振動性が劣化しない。また、制御盤100の側面側の板金をモータ制御ユニット1の開放された一面を塞ぐ板として共用することにより、モータ制御ユニット1の一面がなくても耐ノイズ特性が低下しない。
FIG. 3 is a plan view of the casing in which the casing of the
The
Here, the total area of the left
Further, the width 3 A of the left
As described above, since the
Further, even if the sheet metal is reduced, with the above-described configuration, it is possible to arrange heavy components such as the cooling
図4は、本発明の実施形態に係るモータ制御ユニット1を取り付けた制御盤100の一部透視斜視図である。
制御盤100の側面側であって、制御盤100の内面に当接されるように、モータ制御ユニット1の開放された一面側を配置する。ここで当接とは、筐体の開放された一面側においても、筐体の端の部分(辺)が制御盤の内面に接していることであり、筐体の端(辺)が当たっている状態でくっついている状態を示している。
上述したようにモータ制御ユニット1の筐体は、左側板部3および右側板部4の合計面積が、基部板部2の面積よりも小さくなっている。
また、左側板部3の幅3Aと右側板部4の幅4Aが、基部板部2の幅2Aよりも小さくなっている。
このため、制御盤100の内部において、小さいスペースで配置できる。また、制御盤100の側面に近い側に、モータ制御ユニット1の重心位置があるため、設置による取付けバランスがよい。このため耐振動性や耐ノイズ特性が良い。
FIG. 4 is a partially transparent perspective view of the
The opened one surface side of the
As described above, in the case of the
Further, the width 3 A of the left
For this reason, it can be arranged in a small space inside the
側面板金がない状態のモータ制御ユニット1では、ノイズ耐量などの低下が懸念される。しかし、本実施形態では、制御盤の板金によって代用することにより、ノイズ耐量などの低下の問題は生じない。
In the
図5は、本発明の実施形態に係るモータ制御ユニット1を取り付けた制御盤の上面断面図である。
制御盤100の側面部分の板金に対してコの字状の筐体が設けられる。
図5では、筐体は、基部板部2と左側板部3と右側板部4から構成されている。
筐体には、主回路基板10と制御回路基板11がスタッド15を通して搭載されている。
主回路基板10と制御回路基板11は、接続基板12によって電気的に接続されている。
FIG. 5 is a top sectional view of the control panel to which the
A U-shaped housing is provided for the sheet metal on the side surface of the
In FIG. 5, the housing includes a
A
The
発熱量が大きい半導体素子20は、主回路基板10の冷却フィン13に近い部分に搭載されている。
半導体素子20からの熱は、冷却フィン13を介して放熱される。
また、ファン14によって、上下方向に風が流れるため、より効率的に放熱される。
さらに放熱により温かくなった空気は、天板部5の空気穴5Sや底板部6の空気穴6Sからモータ制御ユニット1の外に放出される。
The
Heat from the
Further, since the wind flows in the vertical direction by the
Further, the air that has become warmer due to heat radiation is discharged from the
次に、モータ制御ユニット1の組み立てについて説明する。モータ制御ユニット1の組み立ては、まず、展開状態の板金(図3で示した状態)を直方体形状になるように折る。
具体的には、基部板部2の左の辺において、左側板部3を基部板部2の面に対してほぼ垂直に折る。
同様に、基部板部2の右の辺において、右側板部4を基部板部2の面に対してほぼ垂直に折る。
次に、基部板部2の上辺において、天板部5を基部板部2の面に対してほぼ垂直に折る。
さらに、基部板部2の下辺において、底板部6を基部板部2の面に対してほぼ垂直に折る。
これにより、直方体形状の筐体が形成される。または、直方体形状に折られたものを入手してもよい。
Next, assembly of the
Specifically, the left
Similarly, the right
Next, on the upper side of the
Further, at the lower side of the
Thereby, a rectangular parallelepiped housing is formed. Or you may acquire what was folded by the rectangular parallelepiped shape.
次に、主回路基板10に冷却フィン13を搭載させ、この主回路基板10を筐体の板金に固定する。
さらに接続基板12を主回路基板10に搭載する。
最後に制御回路基板11を搭載する。
以上のように、モータ制御ユニット1の組み立ては非常に簡単なものとなる。
Next, the cooling
Further, the
Finally, the
As described above, the assembly of the
<実施形態の構成及び効果>
本実施形態のモータ制御ユニット1は、基部板部2と、基部板部2の左右の辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される左側板部3と右側板部4と、基部板部2の上辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される天板部5と、基部板部2の下辺において、基部板部2の面に対してほぼ垂直に接続される底板部6とを有し、基部板部2と左側板部3と右側板部4と天板部5と底板部6によって直方体形状の筐体を構成し、筐体は、一面が開放した開放部16を有し、筐体は、筐体を内包できる大きさの制御盤に配置され、筐体には、制御対象装置への電力供給を行う半導体素子20と、半導体素子20が発熱した熱を放熱する放熱部(冷却フィン13、ファン14)が配置され、放熱部は、制御盤に取り付けた状態で制御盤の板側に配置されている。
<Configuration and Effect of Embodiment>
The
このような構成を有することから、制御盤100に取り付けるモータ制御ユニット1が小さく、制御盤の内部と外部における空間を有効に利用できる。
Since it has such a structure, the
また、モータ制御ユニット1は、制御盤100の板側が開放部16を覆うように配置される。
このように放熱部が筐体の開放された一面側に配置されることになるため、重量がある放熱部が制御盤の板側に当接されるように配置され、安定感があり、耐振動性、耐ノイズ特性が向上できる。
The
Since the heat dissipating part is arranged on the open side of the housing in this way, the heat dissipating part is arranged so that the heavy heat dissipating part comes into contact with the plate side of the control panel, and there is a sense of stability and resistance. Vibration and noise resistance can be improved.
また、基部板部2と左側板部3と右側板部4と天板部5と底板部6が、1枚の板から形成されている。
このような構成を有することによって、簡易でコストが低く製造することができる
The
By having such a configuration, it can be manufactured simply and at low cost.
また、放熱部(冷却フィン13、ファン14)を冷却するための空気は、制御盤100の内部に配置された状態において、上下方向に風が流れるように形成されている。
このような構成を有することによって、効率的にモータ制御ユニット1において発熱量が大きい半導体素子20を効率的に冷却することができる。
Further, the air for cooling the heat radiating portion (cooling
By having such a configuration, the
また、モータ制御ユニット1は、主回路基板10が基部板部2に沿って平行に配置され、制御回路基板11が制御盤100に取り付けた状態で制御盤100の板側に配置され、主回路基板10と制御回路基板11を接続する接続部(接続基板12やコネクタ)を備える。
In addition, the
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な構造、構成であっても良い。例えば、直方体以外の形状であってもよい。
また、ファンの位置を上側に配置したが下側でもよい。さらに、上下方向に風が流れるようにファンを配置したが、左右方向に風が流れるようにファンを配置してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and may have various structures and configurations. For example, shapes other than a rectangular parallelepiped may be sufficient.
Moreover, although the position of the fan is arranged on the upper side, it may be on the lower side. Furthermore, although the fan is arranged so that the wind flows in the up-down direction, the fan may be arranged so that the wind flows in the left-right direction.
1 モータ制御ユニット
2 基部板部
2A 幅
3 左側板部
3A 幅
4 右側板部
4A 幅
5 天板部
5a 天板部側取付部
5F ファン用空気穴
5H ネジ穴
5S 空気穴
6 底板部
6a 底板部側取付部
6H ネジ穴
6S 空気穴
10 主回路基板
11 制御回路基板
12 接続基板
13 冷却フィン
14 ファン
15 スタッド
16 開放部
20 半導体素子
100 制御盤
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基部板部と前記左側板部と前記右側板部と前記天板部と前記底板部によって直方体形状の筐体を構成し、
前記筐体は、一面が開放した開放部を有し、
前記筐体は、前記筐体を内包できる大きさの制御盤に配置され、
前記筐体には、
制御対象装置への電力供給を行う半導体素子と、
前記半導体素子が発熱した熱を放熱する放熱部が配置され、
前記放熱部は、前記制御盤に取り付けた状態で前記制御盤の板側に配置されている
モータ制御ユニット。 A base plate portion, a left side plate portion and a right side plate portion connected substantially perpendicularly to a surface of the base plate portion on the left and right sides of the base plate portion, and a base plate on the upper side of the base plate portion. A top plate part connected substantially perpendicular to the surface of the part, and a bottom plate part connected substantially perpendicular to the surface of the base plate part on the lower side of the base plate part,
The base plate portion, the left side plate portion, the right side plate portion, the top plate portion, and the bottom plate portion constitute a rectangular parallelepiped housing.
The housing has an open part with one side open,
The casing is disposed on a control panel having a size capable of containing the casing.
In the case,
A semiconductor element for supplying power to the device to be controlled;
A heat dissipating part for dissipating heat generated by the semiconductor element is disposed,
The heat radiating portion is disposed on the plate side of the control panel in a state of being attached to the control panel.
請求項1に記載のモータ制御ユニット。 The motor control unit according to claim 1, wherein a plate side of the control panel is disposed so as to cover the open portion.
請求項1または2に記載のモータ制御ユニット。 The motor control unit according to claim 1, wherein the base plate portion, the left side plate portion, the right side plate portion, the top plate portion, and the bottom plate portion are formed from a single plate.
請求項1〜3いずれか1項に記載のモータ制御ユニット。 The motor control unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the air for cooling the heat radiating portion is formed such that air flows vertically in a state of being arranged inside the control panel. .
制御回路基板が前記制御盤に取り付けた状態で前記制御盤の板側に配置され、
前記主回路基板と前記制御回路基板を接続する接続部を備える
請求項1〜4いずれか1項に記載のモータ制御ユニット。
A main circuit board is disposed in parallel along the base plate portion,
The control circuit board is disposed on the control panel in a state attached to the control panel,
The motor control unit according to claim 1, further comprising a connection portion that connects the main circuit board and the control circuit board.
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