JP4936150B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置に関するものであり、特にモータ制御装置のケースの構造に関するものである。

従来のモータ制御装置、例えばインバータ装置は、高熱を発するパワー半導体モジュールを用いているため、パワー半導体モジュールをヒートシンクに密着させ冷却効果を上げている。更に冷却効果を上げるためにファンを用い強制空冷にて冷却効果を上げている。
また、前記ヒートシンクの上部に樹脂製のサポートを取付け、このサポートの上に基板を載置している。前記基板には、主回路配線を行なう主回路端子台を実装している（例えば、特許文献１参照）。
従来のモータ制御装置、例えばインバータ装置においては、図６から図８に示す構成がとられてきた。
図６から図８において、フィン１ｄを設けたヒートシンク１に対し、例えばヒートシンク1に備えられたネジ穴1ｃに、主回路配線を行なう第１の主回路端子台６が実装された第１の基板５が配置され、ネジ１５で第１の基板５は取付けされている。第１の基板５の下面にあるヒートシンク１の上にはインバータ部ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）素子等を備えたパワー半導体モジュール２が実装されている。なお、パワー半導体モジュール２はネジ３でヒートシンク１の上面に密着して取付けられている。ヒートシンク１と第１の基板５の間には、サポート４が配置され、ヒートシンク１と第１の基板５の取付けの際、ネジ１５で共締めされている。第１の基板５の上面には主回路配線を行なう第２の主回路端子台８が実装された第２の基板７が配置され、それらを覆うようにケース９が配置され、ケース９には制御回路配線を行なう制御回路端子基板１０がネジ１６で固定されている。ヒートシンク１の地側には、ファン１３を取付けたファンケース１４が取付けされている。
なお、図７において、１ａは、前記ヒートシンク１の上面に形成されたネジ穴で、パワー半導体モジュール２をヒートシンク１に取付けるために、前記ネジ３と螺合する。
特開２００２−８４７３８号公報

しかしながら、従来のモータ制御装置の構成には次のような問題があった。
モータ制御装置には客先で使用しない可能性のある端子でも接続可能なため、配線を誤接続する恐れがあった。
また、出荷試験時には、ネジを緩めてケーブルを主回路端子台に取付け、その後ネジ締めを行い、出荷試験を行っていた。また出荷試験後はネジを緩めケーブルを外し、規定トルクでネジ締めを行っていた。
このように出荷試験のセッティングに時間が必要であるため、作業時間の短縮に限界があった。そのため、作業時間を削減しモータ制御装置のコストダウンを実現するのには限界があった。
また、客先でモータ制御装置が使用される際は、制御回路の端子台には多数の電線が配線されており、装置の交換等の時には配線作業に時間がかかり、その間客先の装置を停止させることになるため、交換時間の短縮は重要な課題であった。
また、モータ制御装置の内部の制御回路ケーブルは主回路部品の影響を受けやすく、モータ制御装置の誤動作を引き起こす恐れがあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、誤配線防止機能を有し、出荷試験の作業時間を削減し、コストダウン行い、装置交換時間の短縮を行い、配線分離構造を有するケースを形成することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに取り付けられるサポートと、前記サポートに載置されるとともに、複数の端子を備えて主回路配線を行なう主回路端子台を有し、前記複数の外部電極端子が接続される基板と、前記ヒートシンクに取り付けられ、前記サポートと前記基板を覆うケースと、前記ケースに取り付けた制御回路端子基板と、を備えたモータ制御装置において、前記ケースに、前記主回路端子台の、１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを備え、かつ、前記ケースに、前記制御回路端子基板の長手方向の側部と接触し、前記基板をスライドさせるガイドを形成するとともに、前記ケースに、前記制御回路端子基板のスライド方向の端部に当接する押さえピンを形成したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記端子カバーを、前記ケースと一体的に形成したことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記主回路端子台が上下２段に構成され、前記上段の端子台の、１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを、略平板状に形成するとともに、前記下段の端子台の１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを、略Ｌ字状に形成したことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記下段の端子カバーの前部に、試験プローブ挿入穴を形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１，２，３に記載の発明によると、ケースに端子カバーを設けているので、確実に誤配線防止を実現でき、さらに、前記端子カバーをケースと一体化することにより、別部品としての管理と組立作業が必要でなく、部材管理と組立の信頼性が向上する。
また、ケースに、基板をスライドさせるガイドと、制御回路端子基板のスライド方向の端部に当接して基板を押さえる押さえピンを形成することにより、制御端子基板の固定を、ねじを使用せずに行なうことができ、装置交換に要する時間を短縮することができる。
請求項４に記載の発明によると、ケースに出荷試験用のプローブが入る穴を形成することで出荷試験が容易に行なえるようになる。試験が容易に行なえるようになることにより、ロボットでの自動試験が簡単に行なうことができ、作業性の向上を行なうことができる。

本発明の実施例を示すモータ制御装置の斜面図である。 本発明の実施例を示すモータ制御装置の分解斜視図である。 本発明の実施例における主回路端子台とケースの構造を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 本発明の実施例における制御回路端子基板とケースの構造を示す図で、（ａ），（ｂ）は斜視図、（ｃ），（ｄ）は部分拡大図である。 本発明の実施例における制御回路ケーブルとケースの構造を示す図で、（ａ），（ｂ）は斜視図である。 従来のモータ制御装置を示す斜面図である。 従来のモータ制御装置を示す分解斜面図である。 従来の主回路端子台とケースの構造を示す図で、（ａ）、（ｂ）は斜視図である。

符号の説明

１ ヒートシンク
１ａ ネジ穴
１ｂ サポート取付けボス
１ｃ ネジ穴
１ｄ フィン
２ パワー半導体モジュール
３ パワー半導体モジュール固定用のネジ
４ サポート
４ａ 基板位置決めボス
４ｂ 基板固定爪
４ｃ ヒートシンク取付け穴
４ｄ ケース固定爪
５ 第１の基板
６ 主回路端子台
７ 第２の基板
８ 主回路端子台
９ ケース
９ａａ，９ａｂ 端子カバー
９ａ１ 試験プローブ挿入穴
９ｂ ガイド
９ｃ 押さえピン
９ｄ 仕切り片（リブ）
１０ 制御回路端子基板
１１ 制御電源配線用のカバー
１１ａ カバー固定爪
１２ 制御回路ケーブル
１３ ファン
１４ ファンケース
１５ 第１の基板固定用のネジ
１６ 制御回路端子基板固定用のネジ

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のモータ制御装置の斜視図である。図２は、図1におけるモータ制御装置の分解斜視図である。図３は、図1における主回路端子台とケースの構造を示す図で、（ａ）は主回路端子台６と、端子カバー９ａを一体化したケース９の構造を示す斜視図、（ｂ）は主回路端子台６、８と端子カバー９ａを一体化したケース９ａを示した図の正面図である。図４は、図1における制御回路端子基板１０とガイド９ｂ及び基板を押さえる押さえピン９ｃの構造を示した図で、（ａ），（ｂ）は制御回路端子基板１０とガイド９ｂ及び押さえピン９ｃの構造を示す斜視図、（ｃ）は、（ａ）の押さえピン９ｃの詳細を示す部分拡大図である、（ｄ）は（ｃ）の押さえピン９ｃを押し下げ、基板をスライドさせて脱着する状態を示す部分拡大図である。図５は、図１における内部の制御回路ケーブル１２と配線分離をする為の仕切り片９ｄの構造を示す図であり、図５（ａ）は内部の制御回路ケーブル１２と配線分離をする為の仕切り片９ｄの構造を示した図の斜視図であり、図５（ｂ）は仕切り片９ｄの構造をケース９の内部から示した斜視図である。つまり、図５（ａ）のケース９を、開口部を略中心にして１８０度回転させて上下を逆にし、ケースの内部が見えるように現した斜視図である。

図１から図５において、１は冷却用のヒートシンクで、複数のフィン１ｄを有している。２はインバータ部ＩＧＢＴ素子等を含むパワー半導体モジュール、４は樹脂製のサポートであり、複数本の外部電極端子を持つ構造になっている。６，８は主回路配線を行なう主回路端子台で、上下２段に構成されている。５はパワー半導体モジュール３の外部電極端子と主回路端子台６が接続される第１の基板である。７はパワー半導体モジュール３の外部電極端子と主回路端子台８が接続される第２の基板である。９はこれらを覆うケースであり、前記主回路端子台６，８の上段の少なくとも１つの端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバー９ａａを、略平板状に形成するとともに、下段の少なくとも１つの端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバー９ａｂを、略Ｌ字状に形成している。１０は制御回路配線を行なう制御回路端子基板であり、１１は制御電源配線用のカバーであり、１２は制御回路ケーブルであり、１３はファンであり、１４はファン１３をヒートシンク１に固定するファンケースである。
前記ヒートシンク１は、例えば直方体をしており、上面は平面状に形成され、サポート４を取付ける、サポート取付けボス１ｂが複数個形成されている。またパワー半導体モジュール２をヒートシンク１に取付けるためのネジ穴１ａが複数個形成されている。
前記サポート４は、前記ヒートシンク１の上に配置し、ヒートシンク取付け穴４ｃが複数個形成されている。また、前記パワー半導体モジュール２の外部電極端子と主回路端子台６が接続される第１の基板５を取付けるための、基板位置決めボス４ａと基板固定爪４ｂが複数個形成されている。
前記パワー半導体モジュール２は、前記ヒートシンク１のネジ穴１ａの上に配置し、ネジ３を使用し仮固定する。
前記主回路端子台６は、第１の基板５の上に配置し半田付けする。
前記第１の基板５は、前記サポート４の上に配置し、基板位置決めボス４ａと基板固定爪４ｂで固定させる。前記パワー半導体モジュール２も締付固定させる。この状態で前記パワー半導体モジュール２の端子を第1の基板５に半田付けする。
前記主回路端子台８は、第２の基板７の上に配置し半田付けする。
前記第２の基板７は、前記第１の基板５の上に配置し、基板位置決めボス４ａと基板固定爪４ｂで固定させる。前記パワー半導体モジュール２も締付固定させる。この状態で前記パワー半導体モジュール２の端子を第２の基板７に半田付けする。
前記ケース９は、前記第１の基板５、第２の基板７を覆うように前記サポート４の上に配置し、ケース固定爪４ｄで固定させる。
前記制御回路端子基板１０は、前記ケース９に基板ガイド９ｂによって位置決めされ、基板押さえのピン９ｃによって固定させる。
前記制御電源配線用のカバー１１は、前記ケース９の右側面部にカバー固定爪１１ａで固定させる。
前記制御回路ケーブル１２は、前記第２の基板７に接続する。
前記ファン１３は、前記ヒートシンク１に配置し、ファンケース１４で前記ヒートシンク１に固定させる。

本発明のモータ制御装置は、ケース９に端子カバー９ａを設けることにより、確実に誤配線防止を実現でき、さらに、前記端子カバー９ａをケース９と一体化することにより、別部品としての管理と組立作業が必要でなく、部材管理と組立の信頼性が向上する。
また、下段の端子カバー９ａｂの前部に、出荷試験用の試験プローブ挿入穴９ａ１を形成することによって、出荷試験が容易に行なえるようになる。試験が容易に行なえるようになることにより、ロボットでの自動試験が簡単に行なうことができ、作業性の向上を行なうことができる。
また、ケース９に制御回路端子基板１０をスライドさせるガイド９ｂと、制御回路端子基板を押さえる押さえピン９ｃを形成することで、制御端子基板の固定をねじを使用せずに行なうため、装置交換時間の短縮を行なうことができるため、客先の装置を停止させる時間を短縮でき、生産性の向上につながる。
また、ケースに制御回路ケーブル１２を内部部品と分離するための仕切り片９ｄを形成することで内部部品との機能絶縁を確保することができるため、誤動作を引き起こす恐れがなくなり、製品の信頼性向上につながる。前記仕切り片９ｄは、例えば、リブで構成しており前記ケースの強度を上げることができる。また、前記リブは、配線ルートに沿って長くするほど内部部品とケース内の配線との絶縁効果も、ケースの強度も上げることができる。
本発明においては、別部品を使用することなくケースに種々の機能をもたせることができるため、組立性の向上、コスト削減を行なうことができる。

本発明は、主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置に適用して、誤配線防止機能を有し、出荷試験の作業時間を削減し、コストダウン行い、装置交換時間の短縮を行い、配線分離構造を有するケースを形成することができるモータ制御装置を製造、提供する分野に利用することができる。

Claims (4)

1. ヒートシンクと、
   前記ヒートシンクに取り付けられるサポートと、
   前記サポートに載置されるとともに、複数の端子を備えて主回路配線を行なう主回路端子台を有し、前記複数の外部電極端子が接続される基板と、
   前記ヒートシンクに取り付けられ、前記サポートと前記基板を覆うケースと、
   前記ケースに取り付けた制御回路端子基板と、
   を備えたモータ制御装置において、
   前記ケースに、前記主回路端子台の、１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを備え、
   かつ、前記ケースに、前記制御回路端子基板の長手方向の側部と接触し、前記基板をスライドさせるガイドを形成するとともに、前記ケースに、前記制御回路端子基板のスライド方向の端部に当接する押さえピンを形成したことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記端子カバーを、前記ケースと一体的に形成したことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記主回路端子台が上下２段に構成され、前記上段の端子台の、１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを、略平板状に形成するとともに、前記下段の端子台の１つ、または全てではない複数の端子の接続部を覆う誤接続防止用の端子カバーを、略Ｌ字状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記下段の端子カバーの前部に、試験プローブ挿入穴を形成したことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。

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