JP5847135B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
この発明は、内部に振動物を有するモータ駆動装置に関するものであり、特に発熱部品からの放熱性能を維持しつつ、騒音低減を図るヒートシンクを有したモータ駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a motor driving device having an oscillating object therein, and more particularly to a motor driving device having a heat sink for reducing noise while maintaining heat dissipation performance from heat-generating components.
近年、自動車のハイブリッド化などに伴い、自動車内の静粛性が向上している。自動車の駆動源として電気モータを用いる時は内燃機関利用時と比べ、車内に伝達される騒音が格段に少なくなる。しかし、車内に伝達される騒音の総量の低下により、車両に搭載されるモータ制御装置からの騒音を搭乗者が認識する場合がある。
モータ駆動装置は一般に自動車のフレームに取付けられる。モータ駆動装置の振動はフレームもしくはその他の自動車を構成する部材に伝達され、ノイズとして搭乗者に伝達される。すなわち、モータ駆動装置が振動源となり、車内に音を伝達する。
In recent years, with the hybridization of automobiles, etc., the quietness inside the automobile has been improved. When an electric motor is used as a drive source for an automobile, noise transmitted to the interior of the vehicle is significantly less than when an internal combustion engine is used. However, the passenger may recognize the noise from the motor control device mounted on the vehicle due to a decrease in the total amount of noise transmitted into the vehicle.
The motor drive is generally attached to the automobile frame. The vibration of the motor drive device is transmitted to the frame or other members constituting the automobile, and is transmitted to the passenger as noise. That is, the motor drive device becomes a vibration source and transmits sound into the vehicle.
モータ駆動装置における振動源は、モータ駆動装置に配設される平滑コンデンサによるものである。平滑コンデンサは、モータを駆動させるための半導体モジュールがオンとオフを繰り返し、そのスイッチングにより発生するサージを抑制するものである。モータの高出力化に伴い、モータ駆動装置の高出力化を行うべく、高電圧、高電流に対応した平滑コンデンサが要求される。 The vibration source in the motor drive device is due to a smoothing capacitor disposed in the motor drive device. A smoothing capacitor suppresses a surge generated by switching a semiconductor module for driving a motor repeatedly on and off. A smoothing capacitor corresponding to a high voltage and a high current is required in order to increase the output of the motor drive device as the output of the motor increases.
従来、モータ駆動装置の回路素子の騒音低減の例として、リアクトルを有するモータ駆動装置に関するものがある。このモータ駆動装置では、水冷を基本とし、リアクトルの放熱性能を低下させず、リアクトルの振動による騒音を低減することを目的としている。
これは、リアクトルの底面をヒートシンクに設けた開口部に流れる水冷用の液体に接触させ、またリアクトルの底部に冷却用のフィンを取り付けて、液体によりリアクトルの振動を低減させる方法である(特許文献1参照)。
Conventionally, there exists a thing regarding the motor drive device which has a reactor as an example of the noise reduction of the circuit element of a motor drive device. This motor drive device is based on water cooling and aims to reduce noise due to reactor vibration without reducing the heat dissipation performance of the reactor.
This is a method in which the bottom surface of the reactor is brought into contact with water-cooling liquid flowing in an opening provided in the heat sink, and a cooling fin is attached to the bottom of the reactor to reduce the vibration of the reactor with the liquid (Patent Document). 1).
この技術では、リアクトルの振動をヒートシンクに伝達させないために、リアクトルとヒートシンクとの接触面積を少なくし、振動伝達効率を低減することで、リアクトルの作動による騒音を低減する。さらに、直接冷却水に接触させるため、リアクトルを十分に冷却することが可能となる。
または、リアクトルとヒートシンクとの間に、別部材のヒートシンクをかませ、本体ヒートシンクへの振動伝達効率を低減させる方法もある。
In this technique, in order not to transmit the vibration of the reactor to the heat sink, the contact area between the reactor and the heat sink is reduced, and the vibration transmission efficiency is reduced, thereby reducing the noise caused by the operation of the reactor. Furthermore, since it is directly brought into contact with the cooling water, the reactor can be sufficiently cooled.
Alternatively, there is a method in which a heat sink as a separate member is inserted between the reactor and the heat sink to reduce the vibration transmission efficiency to the main body heat sink.
また、半導体モジュールに装着した冷却フィンを有する半導体装置において、冷却フィンは、両端に設けた第1の冷却フィンと、この第1の冷却フィンの間に平行に複数配列された第2の冷却フィンを備え、第1の冷却フィンは第2の冷却フィンよりその板厚を厚くすることにより、加工・組立時の冷却フィンの変形を防止するようにしたものが知られている(特許文献2参照)。 Further, in the semiconductor device having the cooling fins mounted on the semiconductor module, the cooling fins include first cooling fins provided at both ends and a plurality of second cooling fins arranged in parallel between the first cooling fins. The first cooling fin is known to be thicker than the second cooling fin to prevent deformation of the cooling fin during processing and assembly (see Patent Document 2). ).
しかしながら、空冷によるモータ駆動装置では、振動物(本発明ではリアクトルではなく平滑コンデンサ)を液体に接触させ振動を低減させることができない。また、振動伝達効率を低減させるために、振動物とヒートシンク間に別部材をかませた場合、部品点数が増え、コスト増加および部品組み付け工数増加が考えられる。
ヒートシンクが空冷の場合、振動物の振動がヒートシンクに伝達されることで、ヒートシンクのフィンが振動し騒音が生じてしまうという問題点がある。また、モータ駆動装置の内部には、半導体モジュールなどの発熱体も存在するため、放熱性能を維持する必要がある。
However, in the motor driving device by air cooling, vibration cannot be reduced by bringing a vibrating object (in the present invention, not a reactor but a smoothing capacitor) into contact with the liquid. Further, in order to reduce the vibration transmission efficiency, when a separate member is inserted between the vibrating object and the heat sink, the number of parts increases, thereby increasing the cost and increasing the number of parts assembly steps.
When the heat sink is air-cooled, the vibration of the vibrating object is transmitted to the heat sink, causing a problem that the fin of the heat sink vibrates and generates noise. In addition, since there is a heating element such as a semiconductor module inside the motor drive device, it is necessary to maintain the heat dissipation performance.
また、半導体装置の冷却装置自体としては、両端の冷却フィンを他の冷却フィンより肉厚にして強度を増大させることは知られているものの、内部に振動物を有するモータ駆動装置においては、発熱部品からの放熱性能を維持しつつ、騒音低減を図る必要がある。
この点において従来のものは、内部に振動物を有していないので、騒音に対する課題並びにその低減対策については何ら採られていない。
Also, as a cooling device for a semiconductor device itself, although it is known to increase the strength by making the cooling fins at both ends thicker than other cooling fins, the motor drive device having a vibrating object inside generates heat. It is necessary to reduce noise while maintaining the heat dissipation performance from the parts.
In this respect, since the conventional one does not have a vibrating object inside, no problem regarding noise and measures for reducing the noise are taken.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、部品点数を増やさず、ヒートシンクのフィン形状を変化させることで、放熱性能を維持しつつ騒音低減を可能とするヒートシンクを有したモータ駆動装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and has a heat sink capable of reducing noise while maintaining heat dissipation performance by changing the fin shape of the heat sink without increasing the number of parts. It is an object of the present invention to provide a motor drive device.
この発明に係るモータ駆動装置は、電流または電圧のオンとオフを繰り返しスイッチングする半導体モジュールと、この半導体モジュールのスイッチングによって発生するサージを平滑する平滑コンデンサと、半導体モジュールから発生する熱を放熱し、平滑コンデンサを固定するヒートシンクと、半導体モジュールと平滑コンデンサを覆うと共に、ヒートシンクに取付けられるカバーとを備え、平滑コンデンサは電荷の出し入れにより電極が振動するものであって、その振動がヒートシンクへ伝達されるよう固定され、ヒートシンクは複数のフィンを有し、複数のフィンのうち、両端のフィンはそれよりも内側のフィンよりフィンの厚みを厚くすると共に、両端のフィンの根元部に面取り部を設けたものである。 The motor drive device according to the present invention radiates heat generated from a semiconductor module that repeatedly switches on and off current or voltage, a smoothing capacitor that smoothes a surge generated by switching of the semiconductor module, A heat sink for fixing the smoothing capacitor, a cover for covering the semiconductor module and the smoothing capacitor, and a cover attached to the heat sink are provided, and the smoothing capacitor vibrates the electrode by taking in and out charges, and the vibration is transmitted to the heat sink. fixed as, the heat sink has a plurality of fins of the plurality of fins, with the fins at both ends to increase the inner thickness of the fin by riff fin than, the chamfered portion at the base portion of the fin at both ends Is provided .
また、この発明に係るモータ駆動装置は、電流または電圧のオンとオフを繰り返しスイッチングする半導体モジュールと、この半導体モジュールのスイッチングによって発生するサージを平滑する平滑コンデンサと、半導体モジュールから発生する熱を放熱し、平滑コンデンサを固定するヒートシンクと、半導体モジュールと平滑コンデンサを覆うと共に、ヒートシンクに取付けられるカバーとを備え、平滑コンデンサは電荷の出し入れにより電極が振動するものであって、その振動が前記ヒートシンクへ伝達されるよう固定され、ヒートシンクは複数のフィンを有し、前記複数のフィンのうち、両端のフィンはそれよりも内側のフィンよりフィンの高さを高くすると共に、両端のフィンの根元部に面取り部を設けたものである。 The motor drive device according to the present invention also dissipates heat generated from a semiconductor module that repeatedly switches on and off current or voltage, a smoothing capacitor that smoothes a surge generated by switching of the semiconductor module, and heat generated from the semiconductor module. And a heat sink for fixing the smoothing capacitor, a cover for covering the semiconductor module and the smoothing capacitor, and a cover attached to the heat sink. The smoothing capacitor vibrates the electrode by taking in and out charges, and the vibration is applied to the heat sink. The heat sink has a plurality of fins, and among the plurality of fins, the fins on both ends have a fin height higher than the fins on the inner side of the fins, and the fins on both ends have fin base portions. A chamfered portion is provided .
また、この発明に係るモータ駆動装置は、電流または電圧のオンとオフを繰り返しスイッチングする半導体モジュールと、この半導体モジュールのスイッチングによって発生するサージを平滑する平滑コンデンサと、半導体モジュールから発生する熱を放熱し、平滑コンデンサを固定するヒートシンクと、半導体モジュールと平滑コンデンサを覆うと共に、ヒートシンクに取付けられるカバーとを備え、平滑コンデンサは電荷の出し入れにより電極が振動するものであって、その振動がヒートシンクへ伝達されるよう固定され、ヒートシンクは複数のフィンを有し、ヒートシンクのフィンが、空気流動方向において、両端のフィンの幅が最も広く、それ以外のフィンの幅が狭くなるようにすると共に、両端のフィンの根元部に面取り部を設けたものである。 The motor drive device according to the present invention also dissipates heat generated from a semiconductor module that repeatedly switches on and off current or voltage, a smoothing capacitor that smoothes a surge generated by switching of the semiconductor module, and heat generated from the semiconductor module. and, a heat sink to fix the smoothing capacitor, to cover the semiconductor module and the smoothing capacitor, and a cover attached to the heat sink, the smoothing capacitor be one electrode is vibrated by input record out of charge, the vibration heatsink fixed to be transferred to the heat sink has a plurality of fins, the fins of the heat sink, the air flow direction, the most wider across the fins, together with the other of the width of the fin is narrow Kunar so Chamfered parts are provided at the base of fins at both ends It is intended.
モータ駆動装置内部にある平滑コンデンサは、内部の電極が電荷の出し入れにより振動してしまい、この振動が平滑コンデンサを固定しているヒートシンクに伝達してしまうため、ヒートシンクのフィンが振動し騒音が生じる。
しかし、この発明によれば、ヒートシンクの両端のフィンの厚みを他のフィンの厚みより厚くする、またはヒートシンクの両端のフィンの高さを他のフィンの高さより高くする、またはヒートシンクの両端のフィンの幅を他のフィンの幅より広くする、などして、両端と内側のフィンとの固有振動数をずらし、剛性を上げることで、ユニット全体としての騒音を低減することが可能となる。
The smoothing capacitor inside the motor drive device vibrates due to the insertion and removal of electric charges, and this vibration is transmitted to the heat sink that fixes the smoothing capacitor. .
However, according to the present invention, the thickness of the fins at both ends of the heat sink is made thicker than the thickness of the other fins, the height of the fins at both ends of the heat sink is made higher than the height of the other fins, or the fins at both ends of the heat sink It is possible to reduce the noise of the entire unit by shifting the natural frequency of both ends and the inner fins to increase the rigidity by making the width of the fin wider than that of the other fins.
また、両端のフィンの厚み、高さ、幅のみ増加させているため、放熱性能を維持しつつ騒音低減することができる。
したがって、部品点数を増やすことなく、ヒートシンクのフィン形状を変化させることで、放熱性能を維持しつつ騒音低減を図ることが可能なヒートシンクを有したモータ駆動装置を提供することができる。
Moreover, since only the thickness, height, and width of the fins at both ends are increased, noise can be reduced while maintaining heat dissipation performance.
Therefore, by changing the fin shape of the heat sink without increasing the number of components, it is possible to provide a motor drive device having a heat sink that can reduce noise while maintaining heat dissipation performance.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置を図1〜図3に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1におけるモータ駆動装置の斜視図を、また、図2はこの発明の実施の形態1によるモータ駆動装置の断面図をそれぞれ示している。
図1および図2に示すように、モータ駆動装置は、大電流または大電圧のオンとオフを繰り返しスイッチングする半導体モジュール2と、この半導体モジュール2のスイッチングによって発生するサージを平滑する平滑コンデンサ3と、半導体モジュール2から発生する熱を放熱し、平滑コンデンサ3を固定するヒートシンク4と、半導体モジュール2と平滑コンデンサ3を覆うと共に、ヒートシンク4に取付けられるカバー1とによって構成されている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a motor drive apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view of a motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 2, the motor drive device includes a semiconductor module 2 that repeatedly switches on and off a large current or a large voltage, and a smoothing capacitor 3 that smoothes a surge generated by the switching of the semiconductor module 2. A heat sink 4 that radiates heat generated from the semiconductor module 2 and fixes the smoothing capacitor 3, and a cover 1 that covers the semiconductor module 2 and the smoothing capacitor 3 and is attached to the heat sink 4.
次に、モータ駆動装置の主な動作について簡潔に説明する。
まず、モータ駆動装置の外部に接続されているモータ(図示省略)は、大電流、大電圧を制御する半導体モジュール2のオンとオフのスイッチング動作で生成された電力により、駆動する。半導体モジュール2のスイッチング動作は、大電流、大電圧のサージを発生させるため、平滑コンデンサ3により平滑を行う必要がある。平滑コンデンサ3では、大電流、大電圧の電荷の出し入れを行うことになるため、内部の電極が振動する。この点において、平滑コンデンサ3は振動物を構成することになる。
Next, the main operation of the motor drive device will be briefly described.
First, a motor (not shown) connected to the outside of the motor drive device is driven by electric power generated by an on / off switching operation of the semiconductor module 2 that controls a large current and a large voltage. The switching operation of the semiconductor module 2 needs to be smoothed by the smoothing capacitor 3 in order to generate a large current and large voltage surge. In the smoothing capacitor 3, large current and large voltage charges are taken in and out, so that the internal electrodes vibrate. In this respect, the smoothing capacitor 3 constitutes a vibrating object.
モータ駆動装置の内部で発生した振動は、カバー1およびヒートシンク4へ振動が伝達される。ヒートシンク4へ伝達された振動は、ヒートシンク4のフィン41、42を振動させ、モータ駆動装置の外部へ騒音が発せられる。また、半導体モジュール2において、大電流、大電圧のスイッチング動作を行うため、発熱が大きく、ヒートシンク4に伝熱して放熱する必要がある。この点において、ヒートシンク4は放熱性能を維持しつつ騒音の低減が求められる。 The vibration generated inside the motor drive device is transmitted to the cover 1 and the heat sink 4. The vibration transmitted to the heat sink 4 vibrates the fins 41 and 42 of the heat sink 4, and noise is emitted to the outside of the motor drive device. In addition, since the semiconductor module 2 performs a switching operation of a large current and a large voltage, the heat generation is large, and it is necessary to transfer heat to the heat sink 4 to dissipate heat. In this respect, the heat sink 4 is required to reduce noise while maintaining heat dissipation performance.
ここで、騒音低減の方法として、下記4点を列挙する。
(1)フィン間の固有振動数をずらす。
(2)フィンの剛性を上げる。
(3)発生した音波を外部へ漏らさない、もしくは漏れを低減する。
(4)フィン間での音波の反射を不定にすることで、フィン間で増幅される音波を低減する。
これら4点を基に、この発明はヒートシンク4のフィン形状を変化させ、放熱性能を維持しつつ騒音の低減を行なう。
Here, the following four points are listed as noise reduction methods.
(1) The natural frequency between the fins is shifted.
(2) Increase the fin rigidity.
(3) The generated sound wave is not leaked to the outside or leakage is reduced.
(4) The sound wave amplified between the fins is reduced by making the reflection of the sound wave between the fins indefinite.
Based on these four points, the present invention changes the fin shape of the heat sink 4 to reduce noise while maintaining heat dissipation performance.
この騒音低減について、図2の断面図において詳しく説明する。振動物である平滑コンデンサ3が筐体のヒートシンク4へ固定されているため、平滑コンデンサ3からの振動がヒートシンク4へ伝達される。伝達された振動により、ヒートシンク4の複数のフィン41、42が振動する。ヒートシンク4の複数のフィンのうち、両端のフィン41の厚みは、それよりも内側の多数のフィン42に比べ厚くなっているため、固有振動数が変化し、剛性が上がる。 This noise reduction will be described in detail in the cross-sectional view of FIG. Since the smoothing capacitor 3 that is a vibrating object is fixed to the heat sink 4 of the housing, vibration from the smoothing capacitor 3 is transmitted to the heat sink 4. The plurality of fins 41 and 42 of the heat sink 4 vibrate due to the transmitted vibration. Among the plurality of fins of the heat sink 4, the thickness of the fins 41 at both ends is thicker than that of the numerous fins 42 on the inner side, so that the natural frequency changes and the rigidity increases.
ここで、図3を用いて、ヒートシンク4のフィン42より発せられる音波の波動の流れについて説明する。
通常、フィン42の振動102により発せられる音波の波動101は、図3(a)のようになる。フィン42の振動102により発生した音波の波動101は、図3(b)の矢印のように隣のフィン42bへ空気の波動により振動が伝達され、隣のフィン42bの固有振動数がフィン42と同じ場合、共鳴し音波を増幅させる。
Here, the flow of the wave of the sound wave emitted from the fin 42 of the heat sink 4 will be described with reference to FIG.
Usually, the wave 101 of the sound wave generated by the vibration 102 of the fin 42 is as shown in FIG. The sound wave 101 generated by the vibration 102 of the fin 42 is transmitted to the adjacent fin 42b by the wave of air as indicated by the arrow in FIG. 3B, and the natural frequency of the adjacent fin 42b is the same as that of the fin 42. In the same case, it resonates and amplifies the sound wave.
図2のフィン形状のように、両端のフィン41の厚みを内側の多数のフィン42に比べて厚くすることで、固有振動数をずらし剛性を上げ、内側のフィン42で生じた音波の波動101に、両端のフィン41が共鳴しないため、騒音が増幅されない。
また、振動したフィン42より生じる音波の特性として、図3のように横方向へ強く発せられる。そのため、両端のフィン41の厚みを持たせて剛性を上げることにより、モータ駆動装置全体として生じる騒音を低減することが可能となる。また、両端のフィン41の厚みのみ厚くしているため、ヒートシンク4の表面積はほとんど変わらず、放熱性能を維持しつつ、騒音を低減することが可能となる。
As shown in the fin shape of FIG. 2, the thickness of the fins 41 at both ends is made thicker than that of the large number of fins 42 on the inside, thereby shifting the natural frequency and increasing the rigidity. Furthermore, since the fins 41 at both ends do not resonate, noise is not amplified.
Further, as a characteristic of the sound wave generated from the vibrating fin 42, it is strongly emitted in the lateral direction as shown in FIG. Therefore, it is possible to reduce noise generated as a whole of the motor driving device by increasing the rigidity by providing the thickness of the fins 41 at both ends. Further, since only the thickness of the fins 41 at both ends is increased, the surface area of the heat sink 4 is hardly changed, and noise can be reduced while maintaining the heat dissipation performance.
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2におけるモータ駆動装置を図4に基づいて説明する。図4はこの発明の実施の形態2によるモータ駆動装置の断面図を示している。
図2に示す実施の形態1においては、ヒートシンク4の両端のフィン41よりも内側にある多数のフィン42はすべて同じ厚みにしたが、実施の形態2においては、内側のフィン42の厚みを不均一にしたものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a sectional view of a motor drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
In the first embodiment shown in FIG. 2, all of the fins 42 inside the fins 41 at both ends of the heat sink 4 have the same thickness. However, in the second embodiment, the thickness of the inner fins 42 is reduced. It is a uniform one.
図4に示すように、ヒートシンク4の各フィンの厚みにおいて、両端のフィン41を最も厚くし、内側のフィン42を端部から中央部に行くにしたがって厚みを順次薄くして、厚みを不均一にしたものである。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
フィンで発生した音波の波動101は、図3で説明した通り、隣のフィンの固有振動数が同じ場合、隣のフィンが共鳴し騒音を増幅させる。よって、内側のフィン42それぞれの厚みを変化させることで、固有振動数が異なり、フィン間の共鳴を防止することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the thickness of each fin of the heat sink 4 is maximized at the fins 41 at both ends, and the thickness of the inner fins 42 is gradually reduced from the end portion toward the center portion so that the thickness is not uniform. It is a thing. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As described with reference to FIG. 3, the wave 101 of the sound wave generated by the fin resonates and amplifies noise when the adjacent fins have the same natural frequency. Therefore, by changing the thickness of each of the inner fins 42, the natural frequency is different and resonance between the fins can be prevented.
また、両端のフィン41を最も厚くすることで剛性を上げ、内側のフィン42で発生した騒音を外部へ漏れるのを低減することができる。このようにすることで、ユニット全体として生じる騒音を最小限に低減することが可能となる。また、ヒートシンク4のフィン全体として、表面積が若干少なくなる可能性があるため、配置する発熱体(半導体モジュール)の位置を調節し、発熱体による発熱量に合わせ、発熱体直下のフィンの厚みを調節すれば良い。 Further, by making the fins 41 at both ends the thickest, the rigidity can be increased, and leakage of noise generated by the inner fins 42 can be reduced. By doing in this way, it becomes possible to reduce the noise which arises as a whole unit to the minimum. Further, since the surface area of the fins of the heat sink 4 may be slightly reduced, the position of the heating element (semiconductor module) to be arranged is adjusted, and the thickness of the fin immediately below the heating element is adjusted according to the amount of heat generated by the heating element. Adjust it.
さらに、図4のように、中央部のフィン42を最も薄くし、外にいくにつれて、厚くしていくことで、外側のフィンに行くにつれ剛性が強くなっていくため、内側のフィン42で発生した音波の波動は、外側のフィン41へ振動が伝わりにくくなり、より騒音を低減することが可能となる。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the fin 42 in the center is made the thinnest and becomes thicker toward the outside, so that the rigidity increases as it goes to the outside fin. The vibration of the sound wave thus made is less likely to transmit vibration to the outer fin 41, and noise can be further reduced.
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3におけるモータ駆動装置を図5に基づいて説明する。図5はこの発明の実施の形態3によるモータ駆動装置の断面図を示している。
実施の形態1および実施の形態2においては、ヒートシンク4の両端のフィン41の厚みは、それよりも内側にあるフィン42の厚みより厚くしたが、実施の形態3の発明は、ヒートシンク4のフィン41、42の厚みはすべて同じにし、高さを変えるようにしたものである。
Embodiment 3 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a sectional view of a motor drive apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
In the first and second embodiments, the thickness of the fins 41 at both ends of the heat sink 4 is thicker than the thickness of the fins 42 on the inner side, but the invention of the third embodiment is similar to the fin of the heat sink 4. The thicknesses 41 and 42 are all the same, and the height is changed.
図5に示すように、ヒートシンク4の両端のフィン41の高さを、それよりも内側のフィン42の高さより高くすることで、フィンの固有振動数をずらしている。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
フィンから生じる音波の波動101は、図3のように発生するため、隣のフィンの固有振動数が同じ場合、隣のフィンが共鳴し騒音を増幅させる。よって、両端のフィン41の高さを高くすることで、ユニット外部へ漏れる騒音を低減し遮閉することができる。ヒートシンク4のフィン全体の表面積は、ほとんど変わらないため、放熱性能を維持しながら騒音低減を図ることができる。
As shown in FIG. 5, the natural frequency of the fin is shifted by making the height of the fin 41 at both ends of the heat sink 4 higher than the height of the fin 42 inside. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Since the wave 101 of the sound wave generated from the fin is generated as shown in FIG. 3, the adjacent fin resonates and amplifies noise when the adjacent fin has the same natural frequency. Therefore, by increasing the height of the fins 41 at both ends, noise leaking to the outside of the unit can be reduced and shut off. Since the surface area of the fins of the heat sink 4 is almost the same, noise reduction can be achieved while maintaining heat dissipation performance.
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4におけるモータ駆動装置を図6に基づいて説明する。図6はこの発明の実施の形態4によるモータ駆動装置の断面図を示している。
図5に示す実施の形態3においては、ヒートシンク4の両端のフィン41よりも内側にあるフィン42はすべて同じ高さにしたが、実施の形態4においては、内側のフィン42の高さを不均一にしたものである。
Embodiment 4 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a cross-sectional view of a motor drive apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
In the third embodiment shown in FIG. 5, all the fins 42 inside the fins 41 at both ends of the heat sink 4 have the same height. However, in the fourth embodiment, the height of the inner fins 42 is not the same. It is a uniform one.
図6に示すように、ヒートシンク4の内側にあるフィン42のうち、中央部のフィン42を最も低くし、外に向かうにつれ高くしていき、両端のフィン41が最も高くなっている。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
このように、すべてのフィン41、42の高さを不均一にすることにより、各フィンそれぞれの固有振動数が異なるため、隣り合うフィンが共鳴することがなく、ヒートシンク4全体としての騒音を低減することができる。
As shown in FIG. 6, among the fins 42 inside the heat sink 4, the fins 42 at the center are made the lowest and increased toward the outside, and the fins 41 at both ends are the highest. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In this way, by making the heights of all the fins 41 and 42 non-uniform, the natural frequency of each fin is different, so that adjacent fins do not resonate and the noise of the heat sink 4 as a whole is reduced. can do.
また、フィンによっては高さが低くなり放熱効果が低下するため、ヒートシンク4に固定する発熱物(半導体モジュール)の位置を考慮し、発熱物の直下のフィンを高くなるように調節すると、放熱性が良くなる。さらに、図6の形状のように、フィンから生じる音波の波動の流れを考慮して、中央部のフィン42を最も低くし、外に向かうにつれ高くしていく方が望ましい。熱設計の観点と騒音レベルから、フィン形状を最適化することが必要である。 Further, depending on the fins, the height is lowered and the heat dissipation effect is lowered. Therefore, if the fins directly below the heat generating material are adjusted so as to be higher in consideration of the position of the heat generating material (semiconductor module) fixed to the heat sink 4, the heat dissipation performance is reduced. Will be better. Further, as in the shape of FIG. 6, it is desirable that the fin 42 in the central portion is lowest and higher as it goes outward in consideration of the flow of sound waves generated from the fins. From the viewpoint of thermal design and noise level, it is necessary to optimize the fin shape.
実施の形態5.
次に、この発明の実施の形態5におけるモータ駆動装置を図7に基づいて説明する。図7はこの発明の実施の形態5によるモータ駆動装置の断面図および下面図を示している。
実施の形態1〜4においては、ヒートシンク4の両端のフィン41の厚みまたは高さをそれよりも内側にあるフィン42に比べて厚くしたり高くしたが、実施の形態5の発明においては、ヒートシンク4の両端のフィン41の幅が最も広く、それ以外のフィン42の幅は両端のフィン41の幅よりも狭くしたものである。
Embodiment 5 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view and a bottom view of a motor drive device according to Embodiment 5 of the present invention.
In the first to fourth embodiments, the thickness or height of the fins 41 at both ends of the heat sink 4 is made thicker or higher than the fins 42 on the inner side, but in the invention of the fifth embodiment, the heat sink The widths of the fins 41 at the both ends of 4 are the widest, and the widths of the other fins 42 are narrower than the widths of the fins 41 at both ends.
図7(a)はA−A断面図、図7(b)は下面図、図7(c)はB−B断面図であり、図7に示すように、ヒートシンク4の両端のフィン41は幅が最も広く、それよりも内側のフィン42の幅は、空気流動方向において幅を狭くし、フィンの固有振動数をずらしている。即ち、両端のフィン41の幅をt1、内側のフィン42の幅をt2とすると、t1>t2という関係になっている。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。 7A is a cross-sectional view taken along line AA, FIG. 7B is a bottom view, and FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line BB. As shown in FIG. The width of the fin 42 having the widest width and the inner fin 42 is narrower in the air flow direction, and the natural frequency of the fin is shifted. That is, when the width of the fins 41 at both ends is t1, and the width of the inner fins 42 is t2, the relationship is t1> t2. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
音波の波動は、フィンより発散する形で発生するため、内側のフィン42は空気流動方向において、両端のフィン41の幅よりも幅を狭くすることで、内側のフィン42で発生した騒音を外部に漏らすことを低減することが可能となる。このようにフィンの形状を変化させることにより、ユニット全体としての騒音を低減することが可能となる。
なお、図7においては、内側のフィン42の幅は同じ幅になっているが、不均一にしてもよい。
Since the sound wave is generated in a form that diverges from the fins, the inner fin 42 is made narrower than the width of the fins 41 at both ends in the air flow direction, so that the noise generated by the inner fins 42 can be reduced. It is possible to reduce leakage. By changing the shape of the fins in this way, it is possible to reduce the noise of the entire unit.
In FIG. 7, the inner fins 42 have the same width, but may be non-uniform.
実施の形態6.
次に、この発明の実施の形態6におけるモータ駆動装置を図8に基づいて説明する。図8はこの発明の実施の形態6によるモータ駆動装置の断面図および下面図を示している。
図8(a)はA−A断面図、図8(b)は下面図であり、図8に示すように、ヒートシンク4の両端のフィン41の根元部に面取り部43を設ける。このようにすることで、両端のフィン41の剛性が上がり、内側のフィン42との固有振動数をずらし剛性を上げることができる。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
Embodiment 6 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a sectional view and a bottom view of a motor driving apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
8A is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 8B is a bottom view. As shown in FIG. 8, chamfered portions 43 are provided at the base portions of the fins 41 at both ends of the heat sink 4. By doing so, the rigidity of the fins 41 at both ends is increased, and the rigidity can be increased by shifting the natural frequency with the inner fins 42. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
なお、図8においては、実施の形態1、2で説明したように、両端のフィン41はそれよりも内側のフィン42より厚みを厚くしたものを示しているが、実施の形態3、4のように両端のフィン41はそれよりも内側のフィン42より高さを高くしたり、実施の形態5のように両端のフィン41はそれよりも内側のフィン42より幅を広くしたりしたものにも適用できる。 In FIG. 8, as described in the first and second embodiments, the fins 41 at both ends are thicker than the fins 42 on the inner side. Thus, the fins 41 on both ends are made higher than the fins 42 on the inner side, or the fins 41 on both ends are made wider than the fins 42 on the inner side as in the fifth embodiment. Is also applicable.
このように、両端のフィン41のみ形状を変化させているため、ヒートシンク4全体の表面積はほとんど変化しておらず、放熱性能を維持することができる。また、両端のフィン41の根元部に面取り部43を設けることにより、放熱性能を維持しつつ、ユニット全体としての騒音を低減することを可能となる。 Thus, since only the shape of the fins 41 at both ends is changed, the surface area of the entire heat sink 4 is hardly changed, and the heat dissipation performance can be maintained. Further, by providing the chamfered portion 43 at the base portion of the fins 41 at both ends, it is possible to reduce noise as a whole unit while maintaining heat dissipation performance.
実施の形態7.
次に、この発明の実施の形態7におけるモータ駆動装置を図9に基づいて説明する。図9はこの発明の実施の形態7によるモータ駆動装置の正面図および下面図を示している。
実施の形態6においては、ヒートシンク4の両端のフィン41の根元部に設けられた面取り部43は、フィン41の幅全体に亘っていたが、実施の形態7の発明は、フィン41の幅の一部に面取り部43を設けるようにしたものである。
Embodiment 7 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a front view and a bottom view of a motor drive apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
In the sixth embodiment, the chamfered portions 43 provided at the base portions of the fins 41 at both ends of the heat sink 4 extend over the entire width of the fins 41, but the invention of the seventh embodiment A chamfered portion 43 is provided in a part.
図9(a)は正面図、図9(b)は下面図であり、図9に示すように、ヒートシンク4の両端のフィン41の根元部のうち、フィン41の剛性に必要な箇所のみ面取り部43(図では幅方向に中央と両端の3個所)を設け、それ以外の不要箇所は除肉部44を設けている構成である。その他の構成は図2、図8と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。 9A is a front view and FIG. 9B is a bottom view. As shown in FIG. 9, only the portions necessary for the rigidity of the fins 41 are chamfered in the root portions of the fins 41 at both ends of the heat sink 4. A portion 43 (three locations at the center and both ends in the width direction in the figure) is provided, and the other unnecessary portions are provided with a thinning portion 44. Other configurations are the same as those in FIGS. 2 and 8, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
実施の形態6の図8のように、空気流動方向のフィン41の入り口から出口まで面取り部43を設けると、面取り部43の面積が大きくなり、面取り部43がボテ肉となって、成形時に巣(空洞)が発生しやすくなるため、成形上問題となる。またヒートシンク4の表面積が狭くなり、重量も重たくなるというデメリットもある。
これに対して図9のように、面取り部43の不要箇所を除肉部44とすることで、騒音低減および重量の増加を防止することが可能となる。
なお、図8、図9においては、両端のフィン41のみ面取り部43を設けているが、ヒートシンク4の要求性能によっては、内側のフィン42にも同様に面取り部43を設けても良い。
As shown in FIG. 8 of the sixth embodiment, when the chamfered portion 43 is provided from the inlet to the outlet of the fin 41 in the air flow direction, the area of the chamfered portion 43 is increased, and the chamfered portion 43 becomes a flute, Nests (cavities) are likely to be generated, which is a problem in molding. In addition, there is a demerit that the surface area of the heat sink 4 is reduced and the weight is increased.
On the other hand, as shown in FIG. 9, the unnecessary portion of the chamfered portion 43 is used as the thickness removing portion 44, so that noise reduction and weight increase can be prevented.
8 and 9, the chamfered portion 43 is provided only for the fins 41 at both ends. However, depending on the required performance of the heat sink 4, the chamfered portion 43 may be similarly provided on the inner fin 42.
実施の形態8.
次に、この発明の実施の形態8におけるモータ駆動装置を図10に基づいて説明する。図10はこの発明の実施の形態8によるモータ駆動装置の断面図を示している。
図10に示すように、実施の形態1〜実施の形態7の構成において、ヒートシンク4のフィン41、42の一部に、重りを付けたような肉太形状の重り部45を設ける。また、重り部45を設ける位置はフィン41、42によってそれぞれ異なるようにする。このことにより、各フィン41、42のそれぞれの固有振動数をずらすことができる。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
Embodiment 8 FIG.
Next, a motor drive apparatus according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a sectional view of a motor drive apparatus according to Embodiment 8 of the present invention.
As shown in FIG. 10, in the configuration of the first to seventh embodiments, a thick weight portion 45 with a weight attached to a part of the fins 41 and 42 of the heat sink 4 is provided. Further, the position where the weight portion 45 is provided is made different depending on the fins 41 and 42. As a result, the natural frequencies of the fins 41 and 42 can be shifted. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
このように各フィン41、42に重り部45を設けることで、隣り合うフィンの固有振動数が異なるため、各フィン41、42から生じる音波の共鳴を防止することができる。また、フィン41、42に重り部45により膨らみを設けることができるため、ヒートシンク4全体として表面積が広くなり、放熱性も向上する。また、図10のような形状は、ダイカスト成形において困難であるが、押出し成形では容易に成形できる。 By providing the weights 45 in the fins 41 and 42 in this way, the natural frequencies of adjacent fins are different, and therefore, resonance of sound waves generated from the fins 41 and 42 can be prevented. Moreover, since the bulge can be provided in the fins 41 and 42 by the weight part 45, the surface area of the heat sink 4 as a whole is increased, and the heat dissipation is improved. Further, the shape as shown in FIG. 10 is difficult in die casting, but can be easily formed by extrusion.
実施の形態9.
次に、この発明の実施の形態9におけるモータ駆動装置を図11に基づいて説明する。図11はこの発明の実施の形態9によるモータ駆動装置の断面図および詳細図を示している。
図11(a)は断面図、図11(b)は(a)に示す破線円部のフィンを拡大した詳細図で、図11に示すように、実施の形態1〜実施の形態7の構成において、フィン41、42の表面に空気流動方向に波を打たせたような形状の波状部46を設ける。このような波を打たせたような形状は表面加工のショットブラストなどでも同様に有効であると考える。その他の構成は図2と同じにつき、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
Embodiment 9 FIG.
Next, a motor drive device according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a sectional view and a detailed view of a motor drive apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
11A is a cross-sectional view, and FIG. 11B is an enlarged detailed view of the fins of the broken-line circle shown in FIG. 11A. As shown in FIG. 11, the configurations of the first to seventh embodiments. In FIG. 3, the corrugated portion 46 is provided on the surface of the fins 41 and 42 so as to have a wave in the air flow direction. It is considered that such a wave-like shape is also effective in the surface blast shot blasting. Other configurations are the same as those in FIG. 2, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
フィンの表面が通常の平面の場合、隣り合うフィンから生じた音波の波動101が、フィン間で一定方向に反射するため、騒音を増幅させてしまう。そこで、図11のように、フィン41、42の表面に波を打たせるような形状の波状部46を設けることにより、各フィン41、42で生じた音波の波動101が、一定方向に反射しないため、フィン41、42間で増幅を低減することが可能となる。また、通常のフィンに比べ、表面積が広くなるため、放熱性も向上する。
また、フィン41、42の表面に波を打たせたような形状の波状部46を設ける代わりに、フィン41、42の表面に凹凸を設けてもよい。
When the surface of the fin is a normal plane, the sound wave 101 generated from the adjacent fins is reflected in a certain direction between the fins, thus amplifying the noise. Therefore, as shown in FIG. 11, by providing a wave-like portion 46 shaped so as to wave the surface of the fins 41, 42, the sound wave 101 generated by each fin 41, 42 is not reflected in a certain direction. For this reason, it is possible to reduce amplification between the fins 41 and 42. In addition, since the surface area is larger than that of normal fins, heat dissipation is improved.
Further, instead of providing the corrugated portion 46 shaped like a wave on the surface of the fins 41, 42, irregularities may be provided on the surfaces of the fins 41, 42.
なおこの発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1:カバー、 2:半導体モジュール、 3:平滑コンデンサ、
4:ヒートシンク、41:両端のフィン、 42:内側のフィン、
43:面取り部、 44:除肉部、 45:重り部、 46:波状部。
1: cover, 2: semiconductor module, 3: smoothing capacitor,
4: heat sink, 41: fins at both ends, 42: fins on the inside,
43: Chamfered portion, 44: Dehumidified portion, 45: Weight portion, 46: Wavy portion.
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