KR101319660B1

KR101319660B1 - 모터 제어장치

Info

Publication number: KR101319660B1
Application number: KR1020097004484A
Authority: KR
Inventors: 겐지 이소모토
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2013-10-29
Also published as: US7957143B2; JP4936020B2; JPWO2008029637A1; CN101513151B; US20090268406A1; CN101513151A; TWI362165B; WO2008029637A1; DE112007002035T5; TW200826436A; KR20090054980A

Abstract

모터 제어장치에 사용되고 있는 히트 싱크의 소형화와 장치 전체의 부품 점수 절감을 실현시켜, 소형이고 저렴한 가격인 모터 제어장치를 제공한다.

히트 싱크와, 히트 싱크에 밀착하는 복수의 파워 반도체 모듈과, 복수의 파워 반도체 모듈과 전기적으로 접속된 기판(4)과, 외기의 흐름을 발생시켜, 히트 싱크에 냉각풍을 맞히는 팬(6)을 구비한 모터 제어장치에 있어서, 히트 싱크를, 제1 히트 싱크(7)와 제2 히트 싱크(8)로 이루어지는 2종류의 히트 싱크를 서로 열전도 가능하게 조합하여 제작하고, 제2 히트 싱크(8)에, 파워 반도체 모듈을 밀착시킨 구조로 한다.

Description

모터 제어장치{MOTOR CONTROL DEVICE}

본 발명은, 주로 고압 전원으로 동작하는 인버터 장치나 서보 앰프 등의 모터 제어장치에 관한 것으로서, 특히 모터 제어장치에 사용되고 있는 히트 싱크의 소형화와 장치 전체의 부품 점수 절감을 실현하기 위한 구성에 관한 것이다.

종래의 모터 제어장치, 예를 들면 인버터 장치는, 발열 부품인 복수의 파워 반도체 모듈이 장착되고, 상기 복수의 파워 반도체 모듈을 냉각하기 위한 히트 싱크가 장착되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또, 장치 전체의 부품 점수 절감을 위해서는 상기 히트 싱크를 복잡한 형상이 제작 가능한 다이캐스트로 제작하는 것이 효과적이고, 일반적으로 사용되고 있다.

종래의 모터 제어장치, 예를 들면 인버터 장치에 있어서는, 도 4 ~ 도 6에 나타내는 구성이 채용되어 왔다.

도 4 ~ 도 6에서, 히트 싱크에는, 보스(1a), 걸어맞춤부(1b) 및 핀(1c)이 설치되고, 상기 보스(1a) 상에 기판(4)이 배치되어 나사(5)로 상기 히트 싱크(1)에 부착되어 있다. 상기 기판(4)의 하면에 있는 상기 히트 싱크(1) 위에는 파워 반도체 모듈(2)이 배치되어 있다. 또한, 상기 파워 반도체 모듈(2)은 나사(3)로 상기 히트 싱크(1)의 상면에 밀착하여 부착되어 있다. 또, 상기 걸어맞춤부(1b)에는 팬(6)이 부착되고, 상기 핀(1c)에 냉각풍을 맞힘으로써 상기 히트 싱크(1)의 냉각 효율을 향상시키고 있다.

이 구성에 있어서, 상기 히트 싱크(1)는 다이캐스트로 제작되어 있고, 상기 기판(4)을 부착하기 위한 상기 보스(1a)나, 상기 팬(6)을 부착하기 위한 상기 걸어맞춤부(1b)를 설치함으로써 부품 점수의 절감을 실현하고 있다.

[특허 문헌 1：일본국 특허 공개 2004－349548호 공보]

[발명이 해결하려고 하는 과제]

그러나, 종래의 모터 제어장치의 히트 싱크에 있어서는, 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 다이캐스트는 열전도성이 나쁘고, 핀 피치도 그다지 작게 할 수 없다. 그래서, 냉각 효율이 나쁘고 히트 싱크의 소형화의 방해가 되고 있었다. 그 때문에, 히트 싱크를 소형화하여 모터 제어장치의 소형화를 실현하는 것에는 한계가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 부품 점수를 되도록 늘리지 않고, 히트 싱크를 소형화함으로써, 장치의 소형화 및 코스트 절감을 용이하게 할 수 있는 모터 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은 히트 싱크와, 상기 히트 싱크에 밀착하는 복수의 파워 반도체 모듈과, 상기 복수의 파워 반도체 모듈과 전기적으로 접속된 기판과, 외기의 흐름을 발생시켜 상기 히트 싱크에 냉각풍을 맞히는 팬을 구비한 모터 제어장치에 있어서, 상기 히트 싱크를, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크로 이루어지는 2종류의 히트 싱크를 서로 열전도 가능하게 조합하여 제작하고, 상기 제2 히트 싱크에, 상기 파워 반도체 모듈을 밀착시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 제1 히트 싱크를, 다이캐스트 히트 싱크로 하고, 제2 히트 싱크를 압출, 혹은 코킹 방식 등의 열전도성이 좋은 재료를 이용한 히트 싱크로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크 중, 적어도 어느 하나의 히트 싱크에 핀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크에 핀을 구비하여 상기 제1 히트 싱크의 핀을, 제2 히트 싱크의 핀보다 바람이 불어 오는 쪽으로 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 5에 기재된 발명은, 상기 제2 히트 싱크의 핀 피치가, 상기 제1 히트 싱크의 핀 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를 열전도 가능하게 밀착시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 7에 기재된 발명은, 상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를, 히트 파이프를 통해 열전도 가능하게 접속한 것을 특징으로 하는 것이다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

청구항 1, 2, 3에 기재된 발명에 의하면, 히트 싱크를, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크로 이루어지는 2종류의 히트 싱크로 나누어 제1 히트 싱크를 복잡한 형상이 가능한 다이캐스트 히트 싱크로 함으로써 기판을 부착하기 위한 보스나 팬을 부착하기 위한 걸어맞춤부가 용이하게 설치되고, 장치의 부품 점수가 절감된다. 또, 제2 히트 싱크를 열전도성이 좋은 압출 혹은 코킹 등의 히트 싱크로 함으로써, 냉각 효율을 향상시켜, 히트 싱크를 소형화함과 더불어, 장치를 소형화할 수 있다. 또, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크는, 열전도 가능하게 조합되어 있으므로, 고온이 되는 제2 히트 싱크의 열의 일부를 제1 히트 싱크에 전달하고, 제1 히트 싱크에서도, 제2 히트 싱크에 밀착하는 파워 반도체 모듈의 열을 방열시킬 수 있고, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 열전도성이 좋고 파워 반도체 모듈의 열이 양호하게 전달되어 고온이 되기 쉬운 상기 제2 히트 싱크의 핀을, 제1 히트 싱크의 핀보다 바람이 불어 가는 쪽으로 배치함으로써, 제1 히트 싱크가, 고온의 제2 히트 싱크의 영향을 받지 않는다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 열전도성이 좋은 코킹 등의 히트 싱크의 핀 피치를, 다이캐스트로 제작한 경우의 제작 가능한 핀 피치보다 작게 함으로써, 방열 면적이 커지게 되고 냉각 효율이 향상하므로, 히트 싱크를 소형화할 수 있고, 모터 제어장치를 소형화할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를, 열전도 가능하게 밀착시킴으로써, 2개의 히트 싱크 각각의 방열 효과를 효과적으로 올릴 수 있기 때문에, 히트 싱크의 소형화를 효율적으로 실시할 수 있고, 모터 제어장치를 소형화할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를, 히트 파이프를 통해 열전도 가능하게 접속함으로써, 2개의 히트 싱크 각각의 방열 효과를 더 효과적으로 올릴 수 있다. 따라서, 히트 싱크를 더 소형화할 수 있음과 더불어, 모터 제어장치를 더 소형화할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예에서의 모터 제어장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 2는, 도 1에서의 모터 제어장치의 조립 사시도이다.

도 3은, 도 2에서의 모터 제어장치를 나타낸 도면이고, (a)는 우측면도, (b)는 배면도이다.

도 4는, 종래 기술에서의 모터 제어장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 5는, 도 4에서의 모터 제어장치의 조립 사시도이다.

도 6은, 도 5에서의 모터 제어장치를 나타낸 도면이고, (a)는 우측면도, (b)는 배면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 히트 싱크 1a 보스

1b 걸어맞춤부 1c 핀

2 파워 반도체 모듈 3 파워 반도체 모듈 고정용 나사

4 기판 5 기판 고정용의 나사

6 팬 7 제1 히트 싱크

7a 보스 7b 걸어맞춤부

7c 중공 구멍 8 제2 히트 싱크

8a 핀 9　제2 히트 싱크 고정용의 나사

10　히트 파이프

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예>

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에서의 모터 제어장치를 나타내는 분해 사시도이다.

도 2는, 도 1에서의 모터 제어장치의 조립 사시도이다. 도 3은 도 2에서의 모터 제어장치를 나타내는 도면이고, (a)는 우측면도, (b)는 배면도이다.

도 1 ~ 도 3에 있어서, 2는 파워 반도체 모듈, 4는 기판, 6은 팬, 7은 제1 히트 싱크, 8은 제2 히트 싱크, 10은 히트 파이프이다.

상기 제1 히트 싱크(7)에는, 보스(7a) 및 걸어맞춤부(7b) 및 중공 구멍(7c)이 설치되어 있고, 상기 보스(7a) 상에 상기 기판(4)이 배치되어 나사(5)로 상기 제1 히트 싱크(7)에 부착되어 있다. 상기 기판(4)의 하면에 있는 상기 제1 히트 싱크(7) 위에는 상기 파워 반도체 모듈(2)이 배치되어 있고, 나사(3)로 상기 제1 히트 싱크(7)의 상면에 밀착하여 부착되어 있다. 상기 제2 히트 싱크(8)는 상기 제1 히트 싱크(7)의 상기 중공 구멍(7c)의 위치에 배치되어 있고, 나사(9)로 상기 제1 히트 싱크(7)에 부착되어 있다. 상기 히트 파이프(10)에 의해, 상기 제1 히트 싱크(7)와 상기 제2 히트 싱크(8)가 접속되어 있다. 또, 상기 제2 히트 싱크(8)에는 핀(8a)이 설치되어 있고, 상기 제1 히트 싱크(7)의 상기 걸어맞춤부(7b)에 팬(6)이 부착되고 상기 핀(8a)에 냉각풍을 맞힘으로써 상기 제2 히트 싱크(8)의 냉각 효율을 향상시킨다.

여기에서, 상기 제1 히트 싱크(7)에 핀을 설치하는 공간이 있는 경우는, 상기 제1 히트 싱크(7)에 핀(도시하지 않음)을 설치하고, 상기 팬(6)에서 냉각풍을 맞힘으로써, 상기 제1 히트 싱크(7)의 냉각 효율을 향상시키는 것도 가능하다. 이 경우, 열전도성이 좋고 파워 반도체 모듈(2)의 열이 양호하게 전달되어 고온이 되기 쉬운 상기 제2 히트 싱크(8)의 핀(8a)은, 제1 히트 싱크(7)의 핀보다 바람이 불어 가는 쪽으로 배치되게 되어, 제1 히트 싱크(7)가 고온의 바람의 영향을 받아 냉각성이 나빠지지 않는다.

이 구성에서, 상기 제1 히트 싱크(7)는 다이캐스트로 제작되어 있고, 상기 기판(4)을 부착하기위한 상기 보스(7a)나 상기 팬(6)을 부착하기 위한 상기 걸어맞춤부(7b)를 설치함으로써 장치 전체 부품 점수의 절감이 가능하다.

또, 상기 제2 히트 싱크(8)는 열전도성이 좋은 코킹 등의 히트 싱크를 사용하고, 상기 핀(8a)의 핀 피치가, 다이캐스트로 제작했을 경우의 제작 가능한 핀 피치보다 작게 설치되어 있다. 이에 의해, 상기 제2 히트 싱크(8)의 방열 면적이 커지게 되고 냉각 효율이 향상하기 때문에, 상기 제2 히트 싱크(8)의 소형화가 가능 하다.

또한, 상기 히트 파이프(10)에 의해, 상기 제2 히트 싱크(8)의 냉각 능력의 일부를 상기 제1 히트 싱크에 전달시킬 수 있기 때문에, 상기 제2 히트 싱크의 더욱 소형화가 가능하게 되어, 장치 전체의 소형화가 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는, 히트 파이프를 이용하지 않고, 제1 히트 싱크(7)와 제2 히트 싱크(8)를 밀착시킴으로써, 2종류의 히트 싱크를 서로 열전도 가능하게 조합하도록 해도 된다. 이 경우도 2개의 히트 싱크의 방열 효과를 효과적으로 올릴 수 있기 때문에, 히트 싱크의 소형화를 효율적으로 실시할 수 있어, 모터 제어장치를 소형화할 수 있다.

주로 고압 전원으로 동작하는 인버터 장치나 서보 앰프 등의 모터 제어장치에 관한 것이고, 특히 모터 제어장치에 사용되고 있는 히트 싱크의 소형화와, 장치 전체 부품 점수 절감을 실현하기 위한 구성에 관한 것으로서, 부품 점수를 되도록 늘리지 않고, 히트 싱크를 소형화함으로써, 장치의 소형화 및 코스트 절감이 용이하게 할 수 있는 모터 제어장치를 제조, 제공하는 분야에 이용할 수 있다.

Claims

히트 싱크와, 상기 히트 싱크에 밀착하는 파워 반도체 모듈과, 상기 파워 반도체 모듈과 전기적으로 접속된 기판과, 외기의 흐름을 발생시켜, 상기 히트 싱크에 냉각풍을 맞히는 팬을 구비한 모터 제어장치에 있어서,

상기 히트 싱크를, 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크로 이루어지는 2종류의 히트 싱크를 서로 열전도 가능하게 조합하여 제작하고, 상기 제2 히트 싱크에, 상기 파워 반도체 모듈을 밀착시키고,

또한, 상기 제1 히트 싱크를, 다이캐스트 히트 싱크로 하고, 제2 히트 싱크를 압출, 혹은 코킹 방식의 히트 싱크로 하며,

상기 제2 히트 싱크는 상기 제1 히트 싱크에 내장되고, 상기 제1 히트 싱크의 상면에는 중공 구멍이 형성되어 있으며, 상기 제2 히트 싱크의 상면에는 상기 제1 히트 싱크의 상기 중공 구멍을 통해 상기 파워 반도체 모듈이 밀착되는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크 중, 적어도 어느 하나의 히트 싱크에 핀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크에 핀을 구비하고, 상기 제1 히트 싱크의 핀을 제2 히트 싱크의 핀보다 바람이 불어 오는 쪽으로 배치한 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
청구항 3에 있어서,

상기 제2 히트 싱크의 핀 피치가, 상기 제1 히트 싱크의 핀 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를 열전도 가능하게 밀착시킨 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 히트 싱크와 제2 히트 싱크를 히트 파이프를 통해 열전도 가능하게 접속한 것을 특징으로 하는 모터 제어장치.
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