JPWO2008029637A1 - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

モータ制御装置に使用されているヒートシンクの小型化と装置全体の部品点数削減を実現させ、小型で低価格なモータ制御装置を提供する。ヒートシンクと、ヒートシンクに密着する複数のパワー半導体モジュールと、複数のパワー半導体モジュールと電気的に接続された基板（４）と、外気の流れを発生させ、ヒートシンクに冷却風を当てるファン（６）を備えたモータ制御装置において、ヒートシンクを、第１のヒートシンク（７）と第２のヒートシンク（８）からなる２種類のヒートシンクを互いに熱伝導可能に組み合わせて製作し、第２のヒートシンク（８）に、パワー半導体モジュールを密着させた構造とする。

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に使用されているヒートシンクの小型化と、装置全体の部品点数削減を実現するための構成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、発熱部品である複数のパワー半導体モジュールが装着され、前記複数のパワー半導体モジュールを冷却するためのヒートシンクが装着されている（例えば、特許文献１参照）。また、装置全体の部品点数削減のためには、前記ヒートシンクを複雑な形状が製作可能なダイカストで製作することが効果的であり、一般的に使用されている。
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４から図６に示す構成がとられてきた。
図４から図６おいて、ヒートシンク１には、ボス１ａ、係合部１ｂ、およびフィン１ｃが設けられ、前記ボス１ａ上に基板４が配置され、ネジ５で前記ヒートシンク１に取りつけられている。前記基板４の下面にある前記ヒートシンク１の上にはパワー半導体モジュール２が配置されている。なお、前記パワー半導体モジュール２はネジ３で前記ヒートシンク１の上面に密着して取りつけられている。また、前記係合部１ｂにはファン６が取りつけられ、前記フィン１ｃに冷却風を当てることにより前記ヒートシンク１の冷却効率を向上させている。
この構成において、前記ヒートシンク１はダイカストで製作されており、前記基板４を取りつけるための前記ボス１ａや前記ファン６を取りつけるための前記係合部１ｂを設けることにより部品点数の削減を実現している。
特開２００４−３４９５４８号公報

しかしながら、従来のモータ制御装置のヒートシンクにおいては、次のような問題があった。
すなわち、ダイカストは熱伝導性が悪く、フィンピッチもあまり小さくできない。そのため、冷却効率が悪くヒートシンクの小型化の妨げになっていた。そのため、ヒートシンクを小型化してモータ制御装置の小型化を実現するのには限界があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、部品点数を極力増やすことなく、ヒートシンクを小型化することにより、装置の小型化およびコストダウンが容易にできるモータ制御装置を提供することを目的とするものである。

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密着する複数のパワー半導体モジュールと、前記複数のパワー半導体モジュールと電気的に接続された基板と、外気の流れを発生させ、前記ヒートシンクに冷却風を当てるファンを備えたモータ制御装置において、前記ヒートシンクを、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクからなる２種類のヒートシンクを互いに熱伝導可能に組み合わせて製作し、前記第２のヒートシンクに、前記パワー半導体モジュールを密着させ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、前記第１のヒートシンクを、ダイカストヒートシンクとし、第２のヒートシンクを押し出し、あるいはかしめ方式等の熱伝導性が良い材料を用いたヒートシンクとすることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの内、少なくともいずれか１つのヒートシンクにフィンが備えられていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクにフィンを備え、前記第１のヒートシンクのフィンを、第２のヒートシンクのフィンよりも風上に配置したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記第２のヒートシンクのフィンピッチが、前記第１のヒートシンクのフィンピッチよりも小さいことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを熱伝導可能に密着させたことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを、ヒートパイプを介して熱伝導可能に接続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、ヒートシンクを、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクからなる２種類のヒートシンクに分け、第１のヒートシンクを、複雑な形状が可能なダイカストヒートシンクにすることにより、基板を取りつけるためのボスやファンを取りつけるための係合部が容易に設けられ、装置の部品点数が削減される。また、第２のヒートシンクを、熱伝導性の良い押し出し、あるいは、かしめ等のヒートシンクにすることにより、冷却効率を向上させ、ヒートシンクを小型化するとともに、装置を小型化することができる。また、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクは、熱伝導可能に組み合わされているので、高温となる第２のヒートシンクの熱の一部を第１のヒートシンクに伝え、第１のヒートシンクにおいても、第２のヒートシンクに密着しているパワー半導体モジュールの熱を放熱させることができ、冷却効率を向上させることができる。
請求項４に記載の発明によると、熱伝導性が良くパワー半導体モジュールの熱が良好に伝達されて高温になりやすい前記第２のヒートシンクのフィンを、第１のヒートシンクのフィンよりも風下に配置することで、第１のヒートシンクが、高温の第２のヒートシンクの影響を受けることがない。
請求項５に記載の発明によると、熱伝導性の良いかしめ等のヒートシンクのフィンピッチを、ダイカストで製作した場合の製作可能なフィンピッチよりも小さくすることにより、放熱面積が大きくなり冷却効率が向上するので、ヒートシンクを小型化することができ、モータ制御装置を小型化することができる。
請求項６に記載の発明によると、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを、熱伝導可能に密着させることにより、２つのヒートシンクそれぞれの放熱効果を効果的に上げることができるため、ヒートシンクの小型化を効率的に行うことができ、モータ制御装置を小型化することができる。
請求項７に記載の発明によると、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを、ヒートパイプを介して熱伝導可能に接続することにより、２つのヒートシンクそれぞれの放熱効果をさらに効果的に上げることができる。したがって、ヒートシンクをさらに小型化することができるとともに、モータ制御装置をさらに小型化することができる。

本発明の実施例におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。 図１におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。 図２におけるモータ制御装置を示す図で、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。 従来技術におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。 図４におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。 図５におけるモータ制御装置を示す図で、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。

符号の説明

１ ヒートシンク
１ａ ボス
１ｂ 係合部
１ｃ 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 基板
５ 基板固定用のネジ
６ ファン
７ 第１のヒートシンク
７ａ ボス
７ｂ 係合部
７ｃ 中空穴
８ 第２のヒートシンク
８ａ フィン
９ 第２のヒートシンク固定用のネジ
１０ ヒートパイプ

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、本発明の第１実施例におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。図２は、図１におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。図３は図２におけるモータ制御装置を示す図で、（ａ）は右側面図、（ｂ）は背面図である。
図１から図３において、２はパワー半導体モジュール、４は基板、６はファン、７は第１のヒートシンク、８は第２のヒートシンク、１０はヒートパイプである。

前記第１のヒートシンク７には、ボス７ａおよび係合部７ｂおよび中空穴７ｃが設けられており、前記ボス７ａ上に前記基板４が配置され、ネジ５で前記第１のヒートシンク７に取りつけられている。前記基板４の下面にある前記第１のヒートシンク７の上には前記パワー半導体モジュール２が配置されており、ネジ３で前記第１のヒートシンク７の上面に密着して取りつけられている。前記第２のヒートシンク８は前記第１のヒートシンク７の前記中空穴７ｃの位置に配置されており、ネジ９で前記第１のヒートシンク７に取りつけられている。前記ヒートパイプ１０により、前記第１のヒートシンク７と前記第２のヒートシンク８が接続されている。また、前記第２のヒートシンク８にはフィン８ａが設けられており、前記第１のヒートシンク７の前記係合部７ｂにファン６が取りつけられ、前記フィン８ｃに冷却風を当てることにより前記第２のヒートシンク８の冷却効率を向上させている。
ここで、前記第１のヒートシンク７にフィンを設ける空間がある場合は、前記第１のヒートシンク７にフィン（図示せず）を設け、前記ファン６にて冷却風を当てることにより、前記第１のヒートシンク７の冷却効率を向上させることも可能である。この場合、熱伝導性が良くパワー半導体モジュール２の熱が良好に伝達されて高温になりやすい前記第２のヒートシンク８のフィン８ａは、第１のヒートシンク７のフィンよりも風下に配置されることになり、第１のヒートシンク７が高温の風の影響を受け、冷却性が悪くなるということがない。

この構成において、前記第１のヒートシンク７はダイカストで製作されており、前記基板４を取りつけるための前記ボス７ａや前記ファン６を取りつけるための前記係合部７ｂを設けることにより装置全体部品点数の削減が可能である。
また、前記第２のヒートシンク８は熱伝導性の良いかしめ等のヒートシンクを使用し、前記フィン８ａのフィンピッチが、ダイカストで製作した場合の製作可能なフィンピッチよりも小さく設けられている。これにより、前記第２のヒートシンク８の放熱面積が大きくなり冷却効率が向上するため、前記第２のヒートシンク８の小型化が可能である。
また、さらに、前記ヒートパイプ１０により、前記第２のヒートシンク８の冷却能力の一部を前記第１のヒートシンク７へ伝達させることが出来るため、前記第２のヒートシンクのさらなる小型化が可能となり、装置全体の小型化が可能となる。
なお、本発明においては、ヒートパイプを用いずに、第１のヒートシンク７と第２のヒートシンク８とを密着させることによって、２種類のヒートシンクを互いに熱伝導可能に組み合わせるようにしてもよい。この場合も２つのヒートシンクの放熱効果を効果的に上げることができるため、ヒートシンクの小型化を効率的に行うことができ、モータ制御装置を小型化することができる。

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に使用されているヒートシンクの小型化と、装置全体の部品点数削減を実現するための構成に関するもので、部品点数を極力増やすことなく、ヒートシンクを小型化することにより、装置の小型化およびコストダウンが容易に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 (7)

1. ヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着する複数のパワー半導体モジュールと、前記複数のパワー半導体モジュールと電気的に接続された基板と、外気の流れを発生させ、前記ヒートシンクに冷却風を当てるファンを備えたモータ制御装置において、
   前記ヒートシンクを、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクからなる２種類のヒートシンクを互いに熱伝導可能に組み合わせて製作し、前記第２のヒートシンクに、前記パワー半導体モジュールを密着させたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記第１のヒートシンクを、ダイカストヒートシンクとし、第２のヒートシンクを押し出し、あるいはかしめ方式等の熱伝導性が良い材料を用いたヒートシンクとすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの内、少なくともいずれか１つのヒートシンクにフィンが備えられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクにフィンを備え、前記第１のヒートシンクのフィンを、第２のヒートシンクのフィンよりも風上に配置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。
5. 前記第２のヒートシンクのフィンピッチが、前記第１のヒートシンクのフィンピッチよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを熱伝導可能に密着させたことを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載のモータ制御装置。
7. 前記第１のヒートシンクと第２のヒートシンクを、ヒートパイプを介して熱伝導可能に接続したことを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載のモータ制御装置。

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