JP5992235B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置等のパワーモジュールを有する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device having a power module such as a motor control device.
パワーモジュールを有する制御装置として、パワーモジュールに当接するヒートシンクを有するものが知られている(例えば特許文献1)。特許文献1では、複数のパワーモジュールが実装された基板と、当該基板に対向するヒートシンクとの間に平板状のスペーサを設け、スペーサの孔部に複数のパワーモジュールを収容している。また、スペーサは、断熱性の樹脂により作製されている。特許文献1の制御装置では、ヒートシンクと基板との対向方向に見て、ヒートシンクの面積は、複数のパワーモジュールの総面積と概ね同等とされている。
As a control device having a power module, one having a heat sink that contacts the power module is known (for example, Patent Document 1). In
制御装置においては、放熱性の向上等の種々の観点から、ヒートシンクと基板との対向方向に見て、ヒートシンクがパワーモジュールの外側へ大きく延在するように形成されることがある。さらに、基板の、ヒートシンクの延在部分に対向する位置に、熱を嫌う(熱により電気特性等が低下するおそれのある)部品が実装されることがある。この場合において、パワーモジュールからヒートシンクへ伝達された熱が、熱を嫌う部品に影響を及ぼすおそれがある。従って、そのような熱の影響を抑制することが望まれる。 The control device may be formed so that the heat sink extends greatly to the outside of the power module when viewed from the opposite direction of the heat sink and the substrate from various viewpoints such as improvement of heat dissipation. Furthermore, a component that dislikes heat (there is a risk that electrical characteristics and the like may be reduced by heat) may be mounted at a position on the substrate facing the extended portion of the heat sink. In this case, the heat transferred from the power module to the heat sink may affect components that dislike heat. Therefore, it is desired to suppress the influence of such heat.
本発明の一態様に係る制御装置は、所定面を有するヒートシンクと、前記所定面に対向する第1基板と、前記第1基板に実装され、前記所定面のうちの第1領域に密着するパワーモジュールと、前記第1基板又は第1基板に積層的に配置された他の基板に実装され、前記第1基板と前記所定面との対向方向に見て、前記所定面のうちの、前記第1領域の外側の第2領域に少なくとも一部が位置し、前記パワーモジュールよりも発熱量が小さい部品と、少なくとも一部が前記第2領域と前記部品との間の少なくとも一部に位置する断熱部材と、を有する。 A control device according to an aspect of the present invention includes a heat sink having a predetermined surface, a first substrate facing the predetermined surface, and a power mounted on the first substrate and in close contact with the first region of the predetermined surface. The module is mounted on the first substrate or another substrate arranged in a stacked manner on the first substrate, and the first of the predetermined surfaces when viewed in the opposing direction of the first substrate and the predetermined surface. A component that is at least partially located in a second region outside the one region and that generates less heat than the power module, and at least a portion that is located in at least a portion between the second region and the component. And a member.
好適には、前記制御装置は、前記ヒートシンク、前記第1基板、前記パワーモジュール、前記部品及び前記断熱部材を収容する筐体を更に有し、前記ヒートシンクは、前記所定面とは反対側に放熱部を有し、前記筐体の内部は、前記ヒートシンクに対して前記所定面側に位置し、前記パワーモジュール、前記部品及び前記断熱部材を収容する第1収容空間と、前記ヒートシンクに対して前記放熱部側に位置し、前記放熱部が露出する第2収容空間とに仕切られており、前記断熱部材は、前記第2領域の少なくとも一部に重ねられている。 Preferably, the control device further includes a housing that houses the heat sink, the first substrate, the power module, the component, and the heat insulating member, and the heat sink dissipates heat on a side opposite to the predetermined surface. And the interior of the housing is located on the predetermined surface side with respect to the heat sink, a first housing space for housing the power module, the component, and the heat insulating member, and the heat sink It is located on the heat radiating part side and is partitioned into a second accommodation space where the heat radiating part is exposed, and the heat insulating member is overlapped with at least a part of the second region.
好適には、前記断熱部材は、前記所定面のうち前記第1領域以外の領域に対してその9割以上に亘って重ねられている。 Suitably, the said heat insulation member is piled up over 90% or more with respect to area | regions other than the said 1st area | region among the said predetermined surfaces.
好適には、前記断熱部材は、前記第1基板から離間している。 Preferably, the heat insulating member is separated from the first substrate.
好適には、前記断熱部材は、前記ヒートシンクから離間している。 Preferably, the heat insulating member is separated from the heat sink.
好適には、前記断熱部材は、断熱シートである。 Suitably, the said heat insulation member is a heat insulation sheet.
好適には、前記断熱部材は、前記ヒートシンクと前記第1基板若しくは前記部品との間に充填されている。 Preferably, the heat insulating member is filled between the heat sink and the first substrate or the component.
本発明によれば、ヒートシンクの熱が部品に及ぼす影響を抑制できる。 According to the present invention, the influence of heat from the heat sink on the component can be suppressed.
図1(a)は、本発明の実施形態に係る制御装置1の外観を示す斜視図である。なお、本実施形態において、z方向の正側は、鉛直上方である。また、以下において、x方向の正側及び負側を前方及び後方といい、y方向を左右方向ということがある。
Fig.1 (a) is a perspective view which shows the external appearance of the
制御装置1は、例えば、不図示のモータの動作を制御するものであり、サーボアンプを含んで構成されている。そして、制御装置1は、外部からの指令に基づいて、若しくは、予め設定されたプログラム等に基づいて自ら生成した指令に基づいて、適宜な電圧の直流若しくは交流電流を生成し、モータに出力する。
For example, the
制御装置1は、後述する基板等を収容する筐体3を有している。筐体3の形状及び大きさは、内部に収容される回路基板の大きさ等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、筐体3は、全体として概ね直方体状に構成されており、前方に開口が形成された筐体本体3aと、その開口を開閉する扉3bとを有している。筐体3の外形寸法は、例えば、1辺が10cmオーダーである。筐体3は、金属等の熱伝導率が高い材料により構成されていることが好ましい。例えば、筐体3は、板金から構成されている。
The
筐体3には、その内部に収容された部品等を空冷するために、吸気若しくは排気に供される孔が適宜な位置に設けられている。例えば、筐体3の側面の後方且つ下方には、複数の吸気孔3eが形成され、筐体3の上面後方には、複数の排気孔3fが形成され、筐体3の側面前方及び前面(扉3b)には、複数の通気孔3gが形成されている。
The
図1(b)は、制御装置1の内部の概略を示す透視図である。なお、後述する取付板23及び断熱部材25(図2)については、図1(b)では図示を省略している。
FIG. 1B is a perspective view showing an outline of the inside of the
筐体3は、筐体3の内部を、前方側の第1収容空間S1と、後方側の第2収容空間S2とに仕切る仕切部3cを有している。そして、第1収容空間S1には、制御アセンブリ5が収容され、第2収容空間S2には、ヒートシンク7が収容されている。
The
第1収容空間S1及び第2収容空間S2は、仕切られていることから、これら両者間に空気は流れない。すなわち、第1収容空間S1及び第2収容空間S2は、空冷のための空気の流れが互いに独立とされている。 Since the first accommodation space S1 and the second accommodation space S2 are partitioned, air does not flow between them. That is, in the first accommodation space S1 and the second accommodation space S2, the air flows for air cooling are independent of each other.
ただし、第1収容空間S1と第2収容空間S2とは、ある程度空気の流れが独立とされれば、厳密に気密に仕切られている必要は無い。例えば、筐体3の作製若しくは筐体3に対する部品の取り付けに関わる都合上、多少の隙間が仕切部3cに存在しても構わない。
However, the first housing space S1 and the second housing space S2 do not need to be strictly airtight as long as the air flow is independent to some extent. For example, a slight gap may exist in the
前述の吸気孔3e及び排気孔3fは、第2収容空間S2と筐体3外部とを連通し、第2収容空間S2内の空冷に寄与している。また、通気孔3gは、第1収容空間S1と筐体3外部とを連通し、第1収容空間S1の空冷に寄与している。
The intake hole 3e and the
仕切部3cは、筐体3の、その外面を構成する部分と固定されている。仕切部3cは、例えば、外面を構成する部分と同様に、例えば、板金により構成されている。ただし、仕切部3cは、筐体3の外面を構成する部分の材料(例えば金属)よりも断熱性に優れた材料(例えば樹脂若しくはFRP)により構成されてもよい。
The
仕切部3cには、開口3hが形成されている。制御アセンブリ5とヒートシンク7とは、開口3hを介して連結されている。開口3hの形状及び面積は、制御アセンブリ5及びヒートシンク7の形状及び大きさに応じて適宜に設定されてよい。図1(b)では、開口3hが仕切部3cの面積の半分以上であり、また、矩形に形成されている場合を例示している。
An opening 3h is formed in the
ヒートシンク7は、熱伝導率が高い材料、例えば、アルミニウム等の金属により構成されている。ヒートシンク7は、制御アセンブリ5に対向する取付面7aと、その反対側に突出する複数のフィン7bとを有している。
The
取付面7aは、平面状に形成されており、その形状及び大きさは、例えば、開口3hと同一である。そして、取付面7aは、開口3hを介して第1収容空間S1に露出している。なお、取付面7a(ヒートシンク7)は、開口3hを塞ぎ、仕切部3cと共に第1収容空間S1と第2収容空間S2とを仕切ることにも寄与している。
The
複数のフィン7bは、第2収容空間S2に収容されている(第2収容空間S2に露出している。)。複数のフィン7bは、例えば、上下方向に延び、左右方向において一定の間隔で配列されている。ヒートシンク7の複数のフィン7bを含む部分(取付面7aとは反対側の部分)は、ヒートシンク7に伝達された熱を周囲の空気へ放出する放熱部7dを構成している。
The plurality of
制御アセンブリ5は、ヒートシンク7の取付面7aに対向する第1基板9と、第1基板9に対してヒートシンク7とは反対側に積層的に配置された第2基板11と、第1基板9又は第2基板11に実装された複数の実装部品13を有している。
The
第1基板9及び第2基板11は、例えば、リジッド式のプリント配線基板により構成されている。第1基板9は、ヒートシンク7側のみに部品を実装可能な片面板であってもよいし、両面に部品を実装可能な両面板若しくは多層板であってもよい。第2基板11は、片面板であってもよいし、両面に部品を実装可能な両面板若しくは多層板であってもよい。
The
第1基板9及び第2基板11の形状及び大きさは、適宜に設定されてよい。例えば、第1基板9は、開口3h(取付面7a)と概ね同様の形状及び大きさを有している。第2基板11は、例えば、第1基板9から一部(下方側)を削除した形状及び大きさとされている。
The shapes and sizes of the
第1基板9及び第2基板11は、例えば、複数の第1スペーサ15、複数の第2スペーサ17、複数の第1ねじ19、及び、複数の第2ねじ21により、互いに固定されるとともに、ヒートシンク7に対して固定されている。これについては後述する。
The
実装部品13は、例えば、IC、抵抗体、キャパシタ、インダクタ若しくはコネクタである。その実装方式は、リード挿入式であってもよいし、表面実装式であってもよい。
The mounting
図2は、筐体3内部を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing the inside of the
第1基板9のヒートシンク7側の実装面には、複数の実装部品13の一つである、パワーモジュール13Aが実装されている。パワーモジュール(パワー半導体モジュール)13Aは、複数のパワーデバイスがパッケージングされて構成されている。パワーデバイスは、例えば、整流ダイオード、パワートランジスタである。パワーモジュール13Aの天面(第1基板9に実装される面とは反対側の面)は、仕切部3cの開口3h(図2では不図示)を介して、ヒートシンク7の取付面7aのうちの第1領域7aaに密着している。従って、パワーモジュール13Aの熱は、第1領域7aaを介してヒートシンク7へ伝達される。
A
なお、本願において、パワーモジュール13Aのヒートシンク7に対する「密着」は、直接に当接する態様だけでなく、パワーモジュール13Aからヒートシンク7への熱の伝達を好適化するための材料(例えば放熱グリース、放熱シート)が介在する態様を含むものとする。
In the present application, the “close contact” of the
第1基板9の平面視において、パワーモジュール13A(第1領域7aa)の大きさは、第1基板9の大きさ(取付面7a)よりも比較的小さく設定されている。例えば、パワーモジュール13Aの大きさは、第1基板9の大きさの1/2未満若しくは1/3未満である。
In plan view of the
そして、第1基板9においては、パワーモジュール13Aの配置領域の外側において、パワーモジュール13Aよりも発熱量の小さい部品13Bが実装されている。部品13Bは、例えば、既に述べたように、IC等である。
On the
部品13Bは、第1基板9(取付面7a)の平面視において、取付面7aのうちパワーモジュール13Aが密着する第1領域7aaの外側の第2領域7abに少なくとも一部が位置している。なお、図2では、部品13Bは、第1基板9のヒートシンク7とは反対側の面にのみ実装されているが、ヒートシンク7側の面に実装されていてもよい。
In the plan view of the first substrate 9 (mounting
第2収容空間S2には、ヒートシンク7を空冷するためのファン21が設けられている。ファン21は、ヒートシンク7に対して複数のフィン7bの延びる方向の一方側(本実施形態では下方)に位置している。ファン21は、吸気孔3e(図1(a))を介して筐体3外部の空気を筐体3内部に引き込み、複数のフィン7bに向けて送出する。送出された空気は、複数のフィン7bと熱交換を行いつつ流れ、排気孔3f(図1(a))から排出される。
A
なお、第1収容空間S1においては、空冷用のファンは設けられていない。従って、パワーモジュール13A以外の実装部品13は、第1収容空間S1における空気の拡散、及び、通気孔3gによる第1収容空間S1の換気により冷却される。
Note that an air cooling fan is not provided in the first accommodation space S1. Therefore, the mounting
ヒートシンク7の取付面7a(図1(b))には、取付板23及び断熱部材25が積層されている。これらは、第1収容空間S1に収容されている。
A mounting
取付板23は、後に詳述するように、第1スペーサ15によりヒートシンク7に固定されている。また、取付板23は、ボルト27及びナット29により仕切部3cに固定されている。これにより、ヒートシンク7は、仕切部3c(筐体3)に固定されている。取付板23は、例えば、金属(板金)により構成されている。
The mounting
断熱部材25は、例えば、接着剤により取付板23に接合されている。断熱部材25は、ヒートシンク7の取付面7aのうち、パワーモジュール13Aが当接する第1領域7aa以外の領域(第2領域7ab含む)の略全面(例えば当該領域の9割以上)を覆っている。従って、パワーモジュール13Aからヒートシンク7へ伝達された熱が、取付面7aのうち、パワーモジュール13Aが当接していない領域から第1収容空間S1へ放熱されることが抑制される。
The
断熱部材25は、例えば、一般に断熱材として利用されている材料からなるものでよい。このような材料としては、例えば、樹脂フォーム(例えば、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、フェノールフォーム)、グラスウール、ガラス繊維若しくはグラスウールにバインダー(例えばホウ酸塩系バインダー、リン酸塩系バインダー、エポキシ樹脂系バインダー、ケイ酸系バインダー)を添加して成形したものが挙げられる。
The
また、断熱部材25は、一般的に断熱材として利用されていないものであっても、例えば、その材料の熱伝導率がヒートシンク7を構成する材料(金属)に比較して、十分に低いものであればよい。例えば、金属の熱伝導率は、10〜100W・m−1・K−1オーダーであるから(例えばアルミニウムの熱伝導率はおよそ230〜240W・m−1・K−1)、熱伝導率が1W・m−1・K−1オーダー、より好ましくは、0.1W・m−1・K−1オーダーの材料であればよい。
Moreover, even if the
断熱部材25は、断熱シート(可撓性を有するもの)により構成されても、断熱板(可撓性を有さないもの)から構成されてもよい。好ましくは、断熱部材25は、断熱シートにより構成されている。断熱シート及び断熱板のいずれも、上記に例示した材料のいずれにより構成されてもよい。断熱部材25の厚みは、熱抵抗及び/又はコスト等を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、断熱部材25の厚みは、1mmオーダーである。
The
図3は、制御装置1の内部における取付構造を示す分解斜視図である。なお、第1基板9及び第2基板11は、制御アセンブリ5の組み立て前に実装部品13が実装されるが、図3では図示を省略している。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a mounting structure inside the
制御装置1においては、例えば、まず、取付板23に対して断熱部材25が接着される。なお、断熱部材25の平面視における形状及び大きさは、例えば、取付板23の平面視における形状及び大きさと概ね同一とされている。
In the
次に、取付板23が第1スペーサ15によりヒートシンク7に固定される。具体的には、以下のとおりである。
Next, the mounting
第1スペーサ15は、取付板23と第1基板9との間に介在する、雌ねじが形成されたナット状の部分と、当該ナット状の部分よりも小径で、ナット状の部分から取付板23側へ突出する雌ねじとを有する部材である。一方、取付板23には、第1スペーサ15の雄ねじよりも径が大きく、第1スペーサ15のナット状の部分よりも径が小さい固定孔23cが形成されている。
The
そして、第1スペーサ15の雄ねじは、固定孔23cに挿通され、ヒートシンク7に形成された雌ねじ7cに螺合される。これにより、取付板23は、ヒートシンク7に固定される。なお、第1スペーサ15の数及び配置は、適宜に設定されてよい。図3では、取付面7aの外周縁付近となる位置に、9個設けられる場合を例示している。
The male screw of the
断熱部材25には、取付板23の固定孔23cに対応する位置に、挿通孔25cが形成されている。挿通孔25cは、固定孔23cよりも若干大きく、第1スペーサ15のナット状の部分を挿通可能な大きさとされている。
An
従って、断熱部材25は、その厚みが取付板23と第1基板9との間隔に影響を及ぼさないようになっている。これにより、例えば、断熱部材25が弾性係数が低い材料からなる場合においても、取付板23と第1基板9との間隔は安定して設計値とされる。ひいては、パワーモジュール13Aは、取付面7aに安定して密着する。
Therefore, the thickness of the
ただし、挿通孔25cは、固定孔23cと同等の大きさ(第1スペーサ15のナット状部分を挿通不可能な大きさ)とされてもよい。この場合は、断熱部材25の取付板23等への固定が強化される等のメリットがある。
However, the
取付板23(及び断熱部材25)が取付面7aに取り付けられると、第1基板9が第2スペーサ17及び第1ねじ19によりヒートシンク7及び取付板23に対して固定される。具体的には、以下のとおりである。
When the attachment plate 23 (and the heat insulating member 25) is attached to the
第2スペーサ17は、第1スペーサ15と同様の構成であり、第1基板9と第2基板11との間に介在するナット状の部分と、そのナット状の部分よりも小径で、ナット状の部分から第1基板9側へ突出する雄ねじとを有している。
The
一方、第1基板9は、第2基板11と重なる領域(上方側の領域)において、第2スペーサ17の雄ねじよりも径が大きく、第1スペーサ15のナット状の部分、及び、第2スペーサ17のナット状の部分よりも径が小さい固定孔9cが形成されている。また、第1基板9は、第2基板11と重ならない領域において、第1ねじ19の雄ねじ部分よりも径が大きく、第1スペーサ15のナット状の部分、及び、第1ねじ19のねじ頭よりも径が小さい固定孔9cが形成されている。
On the other hand, the
そして、第1基板9の第2基板11と重なる領域においては、第2スペーサ17の雄ねじが、固定孔9cに挿通され、第1スペーサ15のナット状の部分に螺合される。また、第1基板9の第2基板11と重ならない領域においては、第1ねじ19が、固定孔9cに挿通され、第1スペーサ15のナット状の部分に螺合される。これにより、第1基板9は、第1スペーサ15に固定され、ひいては、第1スペーサ15が固定されているヒートシンク7に対して固定される。また、第1スペーサ15のナット状の部分により、取付板23と第1基板9との間隔は一定に保たれる。
And in the area | region which overlaps with the 2nd board |
取付板23及び断熱部材25には、パワーモジュール13Aに対応する位置に、開口23h及び25hが形成されている。従って、パワーモジュール13Aは、これらの開口を介してヒートシンク7の取付面7aに密着する。開口23h及び25hの形状及び大きさは、例えば、パワーモジュール13Aの天面の形状及び大きさと概ね同一である。なお、図3では、概ね薄型直方体状の2つのパワーモジュール13Aに対応して、2つの矩形の開口が形成されている場合を例示している。
次に、第2基板11が第2ねじ21により第1基板9に対して固定される。具体的には、以下のとおりである。
Next, the
第2基板11には、第2ねじ21の雄ねじ部分よりも径が大きく、第2スペーサ17のナット状の部分、及び、第2ねじ21のねじ頭よりも径が小さい固定孔11cが形成されている。そして、第2ねじ21が固定孔11cに挿通されて第2スペーサ17のナット状の部分に螺合されることにより、第2基板11は、第2スペーサ17に対して固定され、ひいては、第1基板9やヒートシンク7に固定される。
The
その後、互いに固定されたヒートシンク7及び制御アセンブリ5(第1基板9及び第2基板11)は、仕切部3cに対して固定される。具体的には、以下のとおりである。
Thereafter, the
取付板23(及び断熱部材25)は、ヒートシンク7の取付面7aよりも外側に延在する延在部23d(25d)を有している。延在部23dは、取付面7aに対して上下左右方向のいずれの方向に形成されてもよい。本実施形態では、上下方向に延在部23dが形成されている場合を例示している。
The mounting plate 23 (and the heat insulating member 25) has an extending
上方の延在部23dには、ボルト27の雄ねじ部よりも径が大きく、ボルト27のボルト頭及びナット29(図2)よりも径が小さい固定孔23eが形成されている。また、下方の延在部23dには、ボルト27の雄ねじ部よりも径が大きく、ボルト27のボルト頭及びナット29よりも少なくとも左右方向の径が小さい固定切り欠き23fが形成されている。また、仕切部3cには、固定孔23eと同等の径の固定孔3kが、固定孔23e及び切り欠き23fに対応する位置に設けられている。
A fixing
そして、ボルト27が、固定孔23e、固定切り欠き23f及び固定孔3kに挿通され、ナット29に螺合されることにより、取付板23は、仕切部3cに固定される。ひいては、ヒートシンク7及び制御アセンブリ5は、筐体3に固定される。
Then, the
断熱部材25には、取付板23の固定孔23eに対応する位置に、固定孔23eと同等の大きさの固定孔25eが形成されている。また、取付板23の固定切り欠き23fに対応する位置に、固定切り欠き23fと同等の大きさの固定切り欠き23fが形成されている。
In the
そして、断熱部材25は、取付板23とともにボルト27により共締めされる。なお、固定孔25e及び固定切り欠き25fの径がボルト27のボルト頭の径よりも大きく設定され、断熱部材25が共締めされないようにしてもよい。
The
取付板23及び断熱部材25は、ボルト27が挿通される空所が、下方においては、孔ではなくて、切り欠きにより構成されている。従って、予めボルト27を仕切部3cの下方の固定孔3kに挿通してナット29に螺合させておき、その後、そのボルト27が取付板23の固定切り欠き23f及び断熱部材25の固定切り欠き25fに挿通されるように、ヒートシンク7及び制御アセンブリ5をボルト27に載せることができる。その結果、作業が容易化される。
In the mounting
なお、第1スペーサ15、第2スペーサ17、第1ねじ19、第2ねじ21及びボルト27は、適宜に仮締め及び本締めが行われ、これにより、各部材の位置合わせ及び固定が好適に行われてよい。
The
以上のとおり、本実施形態では、制御装置1は、取付面7aを有するヒートシンク7と、取付面7aに対向する第1基板9と、第1基板9に実装され、取付面7aのうちの第1領域7aaに密着するパワーモジュール13Aと、第1基板9に実装され、取付面7aと第1基板9との対向方向に見て、第1領域7aaの外側の第2領域7abに少なくとも一部が位置し、パワーモジュール13Aよりも発熱量が小さい部品13Bと、第2領域7abと部品13Bとの間に位置する断熱部材25と、を有する。
As described above, in the present embodiment, the
従って、パワーモジュール13Aから第1領域7aaを介してヒートシンク7へ伝達された熱が、第2領域7abから放出されて、部品13Bに影響を及ぼすことが抑制される。その結果、部品13Bの周囲に放熱用の空間を設ける必要性を低減したり、部品13Bを冷却するためのファンを不要としたりすることができる。ひいては、制御装置1の小型化が図られる。
Therefore, the heat transmitted from the
また、本実施形態では、制御装置1は、ヒートシンク7、第1基板9、パワーモジュール13A、部品13B及び断熱部材25を収容する筐体3を更に有する。ヒートシンク7は、取付面7aとは反対側に放熱部7dを有する。筐体3の内部は、ヒートシンク7に対して取付面7a側に位置し、パワーモジュール13A、部品13B及び断熱部材25を収容する第1収容空間S1と、ヒートシンク7に対して放熱部7d側に位置し、放熱部7dが露出する第2収容空間S2とに仕切られている。そして、断熱部材25は、第2領域7abに重ねられている。
In the present embodiment, the
従って、部品13B等の周囲の空気(第1収容空間S1の空気)は、ヒートシンク7の放熱部7dが接する空気(第2収容空間S2の空気)との混合が抑制される。さらに、断熱部材25が第2領域7abに重ねられていることにより、パワーモジュール13Aからヒートシンク7に伝達された熱が第2領域7abから第1収容空間S1の空気に放出されることが抑制される(後述する第1の変形例(図4(a))と比較されたい。)。その結果、上述した、部品13Bの周囲に放熱用の空間を設ける必要性を低減したり、部品13Bを冷却するためのファンを不要としたりする効果が増大する。また、放熱部7dが隔離されることから、放熱部7dをファン21により集中的に冷却することができ、全体として効率的に冷却がなされる。
Accordingly, the surrounding air (air in the first housing space S1) of the
また、本実施形態では、断熱部材25は、取付面7aのうち第1領域7aa以外の領域(第2領域7ab含む)に対してその9割以上に亘って重ねられている。従って、上述した、取付面7aから第1収容空間S1に熱が放出されることを抑制して第1収容空間S1の温度上昇を抑制する効果が増大する。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態では、断熱部材25は、第1基板9から離間している。従って、第1収容空間S1において、第1基板9及び第1基板9に実装された部品13Bが空気に触れる面積を確保し、部品13Bの空冷を好適に行うことができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、断熱部材25は、断熱シートである。従って、断熱部材25を取付面7a(厳密には取付板23)に密着させやすく、取付面7aと断熱部材25との隙間から、取付面7aから熱が伝達された空気が漏れ出ることが抑制される。その結果、部品13Bがヒートシンク7の熱の影響を受けることが抑制される。また、取付面7aの起伏に柔軟に対応することもできる。例えば、本実施形態では、断熱部材25にも挿通される第1スペーサ15により取付板23をヒートシンク7に固定したが、ねじにより取付板23をヒートシンク7に固定した場合においては、そのねじ頭(取付板23からの突起)を断熱部材25により覆うことができる。
In the present embodiment, the
図4(a)は、第1の変形例に係る制御装置201を示す、図2と同様の側面図である。ただし、図4(a)は、図2よりも模式的に描かれている。
Fig.4 (a) is the side view similar to FIG. 2 which shows the
実施形態では、断熱部材25は、ヒートシンク7の取付面7a(厳密には取付板23)に重ねられて設けられた。これに対して、第1の変形例においては、断熱部材225は、第1基板9のヒートシンク7側の面に重ねられて設けられ、取付面7aからは離間している。なお、断熱部材225は、例えば、接着剤により第1基板9に貼り付けられている。
In the embodiment, the
この変形例においても、第2領域7abと部品13Bとの間に断熱部材25が設けられていることから、断熱部材25が設けられない場合に比較して、取付面7aから放出されてしまう熱が部品13Bに及ぼす影響が低減される。具体的には、第1基板9と取付面7aとの間の熱せられた空気が部品13Bに影響を及ぼすことが低減される。
Also in this modified example, since the
図4(b)は、第2の変形例に係る制御装置301を示す、図2と同様の側面図(一部に断面図を含む。)である。ただし、図4(b)は、図2よりも模式的に描かれている。
FIG. 4B is a side view (partly including a cross-sectional view) similar to FIG. 2 and showing the
この変形例では、断熱性を有する材料がヒートシンク7(厳密には取付板23)と第1基板9との間に充填されることにより、断熱部材325が形成されている。断熱部材325を構成する材料は、好ましくは、絶縁性を有しており、パワーモジュール13Aや部品13Bの絶縁にも寄与している。
In this modification, the
断熱部材325の材料としては、例えば、断熱部材25を構成する材料と同様のものが挙げられる。また、例えば、ポリウレタン系のホットメルト接着剤など、接着剤として利用されている材料が挙げられる。
Examples of the material of the
なお、図4(b)では、ヒートシンク7と第1基板9との間のみに断熱部材325が設けられているが、断熱部材325は、制御アセンブリ5を、ヒートシンク7から適宜な高さまで封止してよい。例えば、第1基板9のヒートシンク7とは反対側の面までを封止してもよいし、当該面に実装された部品13Bまでを封止してもよいし、制御アセンブリ5の略全体(ただしコネクタ等は露出させる)を封止してもよい。
In FIG. 4B, the
また、第1基板9のヒートシンク7側の面に部品13Bが実装されている場合、断熱部材325は、その部品13Bの天面とヒートシンク7との間にのみ充填されていてもよい(第1基板9に接していなくてもよい。)。
When the
本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiments and modifications, and may be implemented in various aspects.
制御装置は、モータを制御するためのものに限定されない。例えば、加熱装置や光源を制御するものであってもよい。また、制御装置は、筐体を有さずに市場において流通されるものであってもよい。 The control device is not limited to the one for controlling the motor. For example, a heating device or a light source may be controlled. Further, the control device may be distributed in the market without having a housing.
筐体の構成、通気孔の形状及び位置、基板及びヒートシンクの配置等は、実施形態のものに限定されない。例えば、筐体は、扉を有さないものであってもよいし、基板及びヒートシンクは、上下方向において対向してもよい。 The configuration of the housing, the shape and position of the air holes, the arrangement of the substrate and the heat sink, and the like are not limited to those of the embodiment. For example, the housing may not have a door, and the substrate and the heat sink may face each other in the vertical direction.
筐体の内部に、互いに仕切られる第1収容空間及び第2収容空間が構成される場合において、仕切部は設けられなくてもよい。例えば、ヒートシンクを筐体と同等の大きさとして、ヒートシンクのみにより第1収容空間と第2収容空間とを仕切ってもよい。 In the case where the first storage space and the second storage space that are partitioned from each other are configured inside the housing, the partition portion may not be provided. For example, the heat sink may be the same size as the housing, and the first storage space and the second storage space may be partitioned only by the heat sink.
実施形態では、制御装置は、第1収容空間S1にファンが設けられ、第2収容空間S2にファンが設けられない構成とされたが、第1収容空間S1及び第2収容空間S2の双方にファンが設けられる構成とされてもよいし、第1収容空間S1及び第2収容空間S2の双方にファンが設けられない構成とされてもよい。 In the embodiment, the control device is configured such that a fan is provided in the first accommodation space S1 and no fan is provided in the second accommodation space S2. However, the control device is provided in both the first accommodation space S1 and the second accommodation space S2. The fan may be provided, or the fan may not be provided in both the first accommodation space S1 and the second accommodation space S2.
ヒートシンクは、フィンを有していなくてもよく、また、フィンがファンによって空冷されるものでなくてもよい。また、ヒートシンクは、パワーモジュールが密着する面の反対側の面に放熱部が構成されている必要は無く、パワーモジュールが当接している位置から適宜に延在された部分に放熱部が構成されていてもよい。 The heat sink may not have fins, and the fins may not be air-cooled by the fan. In addition, the heat sink does not need to have a heat radiating portion on the surface opposite to the surface on which the power module is in close contact, and the heat radiating portion is formed in a portion that is appropriately extended from the position where the power module is in contact. It may be.
ヒートシンクは、取付板を用いずに、直接に筐体へ取り付けられてもよい。例えば、実施形態のヒートシンクと取付板とを一体に形成したような形状のヒートシンクを形成し、ヒートシンクを筐体に取り付けてもよい。 The heat sink may be directly attached to the housing without using the attachment plate. For example, a heat sink having a shape in which the heat sink and the mounting plate of the embodiment are integrally formed may be formed, and the heat sink may be attached to the housing.
筐体内に第1収容空間及び第2収容空間が構成される場合において、ヒートシンクは、その全体が第2収容空間に位置する必要は無く、放熱部が第2収容空間に露出すればよい。例えば、上述のように、ヒートシンクの筐体に対する取り付けに係る部分が第1収容空間に位置してもよい。 In the case where the first accommodation space and the second accommodation space are configured in the housing, the heat sink does not need to be located entirely in the second accommodation space, and the heat radiating portion only needs to be exposed in the second accommodation space. For example, as described above, the portion related to the attachment of the heat sink to the housing may be located in the first accommodation space.
1…制御装置、7…ヒートシンク、7a…取付面、7aa…第1領域、7ab…第2領域、9…第1基板、13A…パワーモジュール、13B…部品、25…断熱部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記所定面に対向する第1基板と、
前記第1基板に実装され、前記所定面のうちの第1領域に密着するパワーモジュールと、
前記第1基板又は第1基板に積層的に配置された他の基板に実装され、前記第1基板と前記所定面との対向方向に見て、前記所定面のうちの、前記第1領域の外側の第2領域に少なくとも一部が位置し、前記パワーモジュールよりも発熱量が小さい部品と、
少なくとも一部が前記第2領域と前記部品との間の少なくとも一部に位置する断熱部材と、
を有し、
前記断熱部材は、前記ヒートシンクと前記第1基板若しくは前記部品との間に充填されている
制御装置。 A heat sink having a planar predetermined surface;
A first substrate facing the predetermined surface;
A power module mounted on the first substrate and in close contact with a first region of the predetermined surface;
Mounted on the first substrate or another substrate arranged in a stacked manner on the first substrate, and viewed in the opposing direction of the first substrate and the predetermined surface, the first region of the predetermined surface A component that is at least partially located in the outer second region and that generates less heat than the power module;
A heat insulating member at least partially located in at least a portion between the second region and the component;
I have a,
The heat insulating member is a control device filled between the heat sink and the first substrate or the component .
前記ヒートシンクは、前記所定面とは反対側に放熱部を有し、
前記筐体の内部は、前記ヒートシンクに対して前記所定面側に位置し、前記パワーモジュール、前記部品及び前記断熱部材を収容する第1収容空間と、前記ヒートシンクに対して前記放熱部側に位置し、前記放熱部が露出する第2収容空間とに仕切られており、
前記断熱部材は、前記第2領域の少なくとも一部に重ねられている
請求項1に記載の制御装置。 A housing that houses the heat sink, the first substrate, the power module, the component, and the heat insulating member;
The heat sink has a heat radiating portion on the side opposite to the predetermined surface,
The interior of the housing is located on the predetermined surface side with respect to the heat sink, a first accommodation space for accommodating the power module, the component, and the heat insulating member, and located on the heat radiating portion side with respect to the heat sink. And is partitioned into a second accommodating space in which the heat dissipating part is exposed,
The control device according to claim 1, wherein the heat insulating member is overlaid on at least a part of the second region.
請求項2に記載の制御装置。 The control device according to claim 2, wherein the heat insulating member is overlapped over 90% or more of the predetermined surface with respect to a region other than the first region.
前記断熱部材は、前記ヒートシンクと前記部品との間に充填されており、前記第1基板から離間している
請求項2又は3に記載の制御装置。 The component is mounted on a surface of the first substrate facing the heat sink;
The control device according to claim 2, wherein the heat insulating member is filled between the heat sink and the component and is separated from the first substrate.
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