JP6768856B2 - 電動機駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路部の構造を改善した電動機駆動装置に関する。

通常、電動機駆動装置は、外部電源から供給された電力を電圧と周波数を可変させて電動機に供給することで、電動機の速度を高効率に制御できる装置を言う。

図１は、従来による電動機駆動装置の斜視図であり、図２は、従来のパワーボードを上側から見た図面である。

図１及び図２を参照すれば、従来の電動機駆動装置は、ベース１０と、前記ベース１０の下側に配置される放熱部２０と、前記ベース１０の上側に配置される基板部３０と、を含んでいてもよい。

前記基板部３０は、前記ベース１０の上側に安置されるパワーボード３１と、前記パワーボード３１の上側に配置されるキャップボード３２（フィルタボード）と、前記パワーボード３１とキャップボード３２の側面に配置される制御ボード３３と、を含んでいてもよく、示していないが、前記キャップボード３２の上側にＩＯボードをさらに含んでいてもよい。

従来による前記パワーボード３１は、未図示のＩＯボードから電力を伝達される。

具体的には、前記パワーボード３１は、電動機のような駆動機に電源を供給するために、ＩＯボードを介して外部から交流電源を供給されて、これを直流電源に変換して整流し、さらに交流電源に変換することができる。

ここで、図２を参照すれば、外部から印加される電源は、電動機駆動装置において、下記のように大きく２つの流れを有し得る。

第一、主な電力の流れとして、前記パワーボード３１の入力端子台１に入ってくる交流電源が整流部２を過ぎながらリップルを含めた直流電源に変換され、その後、キャップボード３２の直流リンクを経て平滑化した直流電源がさらに前記パワーボード３１の直流端子７を介してインバータ３に印加され、前記インバータ３において交流電源に変換されて出力端子台４に出力される。

第二、信号の流れとして、前記直流リンク７から生成された直流電源は、電動機駆動装置内の制御のための電源として用いられ、制御ボード３３、ゲートドライブ、センシング及び保護回路５に供給されてもよい。

かかる従来の電動機駆動装置におけるパワーの流れ及び信号の流れは、整流部２の出力とインバータ３の出力との間に交差が発生し、互いに干渉が発生するノイズに弱い構造を有している。

また、上述したキャップボード３２は、該ボードに形成される接地用ワイヤ３４を介してパワーボードの接地用スクリュー６に連結されて、パワーボード３１に連結される接地用ワイヤ３４は、放熱部２０に延びて連結される。

かかる従来の電動機駆動装置の構造は、前記接地用ワイヤ３４が高周波ノイズ信号を吸収することができるため、製品の誤動作が発生し得て、前記接地用ワイヤ３４が放熱部２０やＳＭＰＳ等に触れると、外皮が溶け得た。これは、パワーの流れや信号の流れの断絶を引き起こし、製品の誤動作及び焼損等を発生し得る問題があった。

上記のような問題を解決するために、本発明の目的は、パワー部と信号部を分離してノイズに弱い構造を改善することができ、構造物間の干渉を最小限にして、製品の小型化が可能であり、耐久性を向上させる構造の改善した電動機駆動装置を提供することにある。

課題を解決しようとする手段

上記目的を達成するために本発明は、下側に放熱部が配置されるミドルベース；前記ミドルベースの上側に配置され、一側に電源入力端子、整流部、初期充電回路、インバータ部及び出力端子台が実装されて、他側にＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路が実装される第１のボード；前記第１のボードと電気的に連結するように配置され、前記初期充電回路から電源を貯蔵して、前記インバータ部又はＳＭＰＳに電源を伝達するＤＣリンク段が実装される第２のボード；及び前記第１のボードと電気的に連結されて、前記ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路から信号を伝達される第３のボード；を含む電動機駆動装置を提供する。

また、前記第２のボードは、前記第１のボードの下側に配置され、前記ＤＣリンク段は、前記放熱部に隣接するように前記第２のボードの下側面に実装されてもよい。

また、前記第１のボードと第２のボードは、第１の雌コネクタ及び第１の雄コネクタで電気的に連結されるかボルト結合で電気的に連結されてもよい。

また、前記第１のボードと第３のボードは、第２の雌コネクタ及び第２の雄コネクタで電気的に連結されてもよい。

また、前記第３のボードと電気的に連結されるＩＯボードをさらに含んでいてもよい。

また、前記第１のボードと第３のボードは、第２の雌コネクタ及び第２の雄コネクタで電気的に連結されて、前記第３のボードとＩＯボードは、第３の雌コネクタ及び第３の雄コネクタで電気的に連結されてもよい。

また、前記第１のボードの上側に配置される入力ボードをさらに含んでいてもよい。

また、前記ＩＯボードと第３のボードは、前記第３の雌コネクタ及び第３の雄コネクタで接地が連結され、前記第３のボードは、前記放熱部とボルト結合で接地が連結され、前記放熱部は、前記入力ボードとボルト又は金属棒で接地が連結され、前記入力ボードには接地端子台が配置されて、前記接地端子台は、外部接地に結線されてもよい。

本発明は、それぞれのボードがコネクタ又はボルト結合するため、ワイヤを要しないし、組立公差が減少するため、製品生産性が向上する。

また、本発明は、第１のボードの一側と他側にそれぞれパワー素子と信号素子を分離して配置し、互いに電気的干渉を除去するため、製品の性能が向上する。

また、本発明は、第２のボードを第１のボードの下側に配置しながらＤＣリンク段を放熱部に隣接して配置するため、部品の温度制御性能が向上する効果がある。また、耐久性が向上して、全体的な空間活用性も良くなり、製品を全体として小型化することができる。

従来による電動機駆動装置の斜視図。 従来のパワーボードを上側から見た図面。 本発明の実施形態による電動機駆動装置の斜視図。 本発明の実施形態による電動機駆動装置のパワー部と信号部の流れを概略的に示した図面。 本発明の実施形態によるＩＯボードを示した図面。 本発明の実施形態による第３のボードを示した図面。 本発明の実施形態による入力ボードを示した図面。

以下では、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳説する。

特に定義されない限り、本明細書のあらゆる用語は、当業者が理解する用語の一般的な意味と同様であり、もし本明細書で使われた用語が該用語の一般的な意味と衝突する場合には、本明細書で使われた定義に従う。

但し、以下に記述する発明は、本発明の権利範囲を限定するものではなく、本発明の実施形態を説明するためのものであり、全明細書における同じ参照番号は、同じ構成要素を示す。

図３は、本発明の実施形態による電動機駆動装置の斜視図、図４は、本発明の実施形態による電動機駆動装置のパワー部と信号部の流れを概略的に示した図面、図５は、本発明の実施形態によるＩＯボードを示した図面、図６は、本発明の実施形態による第３のボードを示した図面、図７は、本発明の実施形態による入力ボードを示した図面である。

図３〜図７を参照すれば、本発明の実施形態による電動機駆動装置は、ハウジング１００、放熱部２００及び基板部３００を含んでいてもよい。

前記ハウジング１００は、下側ベース１１０とミドルベース１２０を含んでいてもよい。

前記下側ベース１１０は、電動機駆動装置の底面を形成することができ、後述する放熱部２００と共に射出成形等によって一体に形成されてもよい。

前記ミドルベース１２０は、前記下側ベース１１０の上側と予め定めた間隔だけ離隔して、下側に放熱部２００が配置されてもよい。

前記ミドルベース１２０と放熱部２００は、フック結合又はボルト結合３１８で締結されてもよい。

前記放熱部２００は、ヒートシンクであって、前記ミドルベース１２０に配置される前記基板部３００で発生する熱を吸収して排出することができる。

前記基板部３００は、第１のボード３１０、第２のボード３２０及び第３のボード３３０を含んでいてもよく、ＩＯボード３４０及び入力ボード３５０をさらに含んでいてもよい。

前記第１のボード３１０は、パワーボード、前記第２のボード３２０は、キャップボード、前記第３のボード３３０は、制御ボードと呼ばれてもよい。

前記第１のボード３１０は、前記ミドルベース１２０の上側に配置されてもよく、ここで、前記ミドルベース１２０の周辺部には、前記第１のボード３１０が前記ミドルベース１２０の上側と予め定めた間隔だけ離隔して配置されるように締結ピン又は締結フック１２１が形成されてもよい。

また、図４を参照すれば、前記第１のボード３１０は、一側に電源入力端子３１１、整流部３１２、初期充電回路３１３、インバータ部３１４及び出力端子台３１５が実装されて、他側にＳＭＰＳ３１６（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路３１７が実装されてもよい。

前記第２のボード３２０は、前記第１のボード３１０と電気的に連結されるように配置されてもよく、前記初期充電回路３１３から電源を貯蔵して、前記インバータ部３１４又はＳＭＰＳ３１６に電源を伝達するＤＣリンク段３２１が実装されてもよい。

また、前記第２のボード３２０は、前記第１のボード３１０の下側に配置されてもよく、この場合、前記ＤＣリンク段３２１は、前記放熱部２００に隣接するように前記第２のボード３２０の下側面に実装され、前記下側ベース１１０とミドルベース１２０の間の空間に配置されてもよい。

前記第３のボード３３０は、前記第１のボード３１０と電気的に連結され、前記下側ベース１１０の上側面と垂直方向に配置されてもよい。

かかる第３のボード３３０は、前記第１のボード３１０の他側に実装された前記ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路３１７から信号を伝達されてもよい。

前記ＩＯボード３４０は、使用者がオン、オフ等を制御できるボードであって、前記第３のボード３３０と電気的に連結されてもよい。

前記入力ボード３５０は、電動機駆動装置に外部電源が入力される所であって、前記第１のボード３１０の上側に配置されてもよい。

このような本発明の実施形態による電動機駆動装置の基板部３００は、次のように互いに連結されてもよい。

前記第１のボード３１０と第２のボード３２０は、第１の雄コネクタ及び第１の雌コネクタで電気的に連結されるかボルト結合３１８で電気的に連結されてもよい。

前記第１のボード３１０と第３のボード３３０は、第２の雄コネクタ３１９及び第２の雌コネクタ３３１で電気的に連結されてもよい。

前記第３のボード３３０とＩＯボード３４０は、第３の雄コネクタ３３２及び第３の雌コネクタ３４１で電気的に連結されてもよい。

前記第１のボード３１０と入力ボード３５０は、互いに水平になるように上下配置されるため、端子間が互いに連結されてもよい。

このような本発明の実施形態による電動機駆動装置によるパワー部と信号部の流れは、次のとおりである。

取りあえず、入力ボード３５０から外部の交流電源が流入して、前記第１のボード３１０の電源入力端子３１１にこのような交流電源が印加される。

すなわち、前記第１のボード３１０の一側にある電源入力端子３１１に交流電源が印加されると、このような交流電源は、整流部３１２を介して直流電源に整流され、その後、初期充電回路３１３に移動される。

その後、前記初期充電回路３１３に印加された直流電源は、前記第２のボード３２０のＤＣリンク段３２１に印加された後、前記第１のボード３１０の一側に配置されたインバータ部３１４と他側に配置されたＳＭＰＳ３１６に印加される。

ここで、前記インバータ部３１４に印加された直流電源は、さらに交流電源に変換されて、出力端子台３１５を介して外部の電動機等に印加され、前記ＳＭＰＳ３１６に印加された直流電源は、前記ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路３１７等にそれぞれ印加されて、制御のため最終的に前記第３のボード３３０に印加されてもよい。

すなわち、本発明の実施形態による電動機駆動装置は、主なパワーの流れである整流部３１２、初期充電回路３１３、ＤＣリンク段３２１及びインバータ部が前記第１のボード３１０の一側に実装されて、信号の流れであるＳＭＰＳ３１６、ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路３１７が前記第１のボード３１０の他側に実装されることで、パワー部と信号部との間に電気的干渉が発生しないため、ノイズを減少することができる。

さらに、パワー部と信号部に直流電源を印加するＤＣリンク段３２１が前記第２のボード３２０にあるため、パワー部と信号部の電気的干渉を上手に遮断することができる。

また、前記１つの第１のボード３１０にパワー部と信号部の回路が実装され、前記ＤＣリンク段３２１が実装された前記第２のボード３２０が前記第１のボード３１０の下側に配置されて、製品の小型化を図ることができる。

また、比較的に体積を占めるＤＣリンク段３２１が放熱部２００に隣接して配置されるため、製品の小型化及び放熱性能を向上させることができる。

このような本発明の実施形態による電動機駆動装置による接地構造は、次のとおりである。

前記ＩＯボード３４０と第３のボード３３０は、前記第３の雄コネクタ３３２及び第３の雌コネクタ３４１で接地が連結される。そして、前記第３のボード３３０は、前記放熱部２００と接地ボルト３３３で接地が連結されて、前記放熱部２００は、前記入力ボード３５０とボルト又は金属棒３５１で接地が連結される。また、前記入力ボード３５０には接地端子台３５２が配置されて、前記接地端子台３５２は、外部接地に結線されてもよい。

従って、接地のためのワイヤが不要であるため、組立時間が短縮されて製品の耐久性が向上する。

すなわち、本発明の実施形態による電動機駆動装置の構造によれば、パワー部と信号部の電気的干渉を最小限にすることができ、放熱性能が向上して、組立性及び耐久性が向上する利点がある。

以上、当業者であれば、上記説明によって、本発明の技術思想を脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることが分かるはずであり、本発明の技術的範囲は、実施形態に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びそれと均等な範囲によって定めなければならない。

１００ ハウジング
１１０ 下側ベース
１２０ ミドルベース
１２１ 締結フック
２００ 放熱部
３００ 基板部
３１０ 第１のボード
３１１ 電源入力端子
３１２ 整流部
３１３ 初期充電回路
３１４ インバータ部
３１５ 出力端子台
３１６ ＳＭＰＳ
３１７ ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路
３１８ ボルト結合
３１９ 第２の雄コネクタ
３２０ 第２のボード
３２１ ＤＣリンク段
３３０ 第３のボード
３３１ 第２の雌コネクタ
３３２ 第３の雄コネクタ
３４０ ＩＯボード
３４１ 第３の雌コネクタ
３５０ 入力ボード
３５１ 金属棒
３５２ 接地端子台

Claims (6)

1. 下側に放熱部が配置されるミドルベース；
   前記ミドルベースの上側に配置され、一側に電源入力端子、整流部、初期充電回路、インバータ部及び出力端子台が実装されて、他側にＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路が実装される第１のボード；
   前記第１のボードと電気的に連結されるように、前記第１のボードの下側に配置され、前記初期充電回路から電源を貯蔵して、前記インバータ部又はＳＭＰＳに電源を伝達するＤＣリンク段が実装される第２のボード；
   前記第１のボードと電気的に連結され、前記第１のボードと垂直方向に配置された、第３のボードであって、前記ゲートドライブ回路、センシング回路及び保護回路から信号を伝達される第３のボード；
   前記第３のボードと電気的に連結され、前記第１のボードの上側に配置されたＩＯボードであって、使用者の制御を受ける、ＩＯボード；及び
   外部電源が入力され、前記第１のボードの上側に配置された、入力ボード；を含んでおり、
   前記第１乃至第２のボードと、前記ＩＯボードと、前記入力ボードは、互いに並列になるように異なるレイヤに配置される、電動機駆動装置。
2. 前記ＤＣリンク段は、前記放熱部に隣接するように前記第２のボードの下側面に実装される、請求項１に記載の電動機駆動装置。
3. 前記第１のボードと第２のボードは、第１の雌コネクタ及び第１の雄コネクタで電気的に連結されるかボルト結合で電気的に連結される、請求項１に記載の電動機駆動装置。
4. 前記第１のボードと第３のボードは、第２の雌コネクタ及び第２の雄コネクタで電気的に連結される、請求項１に記載の電動機駆動装置。
5. 前記第１のボードと第３のボードは、第２の雌コネクタ及び第２の雄コネクタで電気的に連結されて、
   前記第３のボードとＩＯボードは、第３の雌コネクタ及び第３の雄コネクタで電気的に連結される、請求項１に記載の電動機駆動装置。
6. 前記ＩＯボードと第３のボードは、前記第３の雌コネクタ及び第３の雄コネクタで接地が連結され、
   前記第３のボードは、前記放熱部とボルト結合で接地が連結され、
   前記放熱部は、前記入力ボードとボルト又は金属棒で接地が連結され、
   前記入力ボードには接地端子台が配置されて、前記接地端子台は、外部接地に結線される、請求項５に記載の電動機駆動装置。