KR101335171B1 - 모터 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

압출 히트싱크(1)를 사용함과 더불어 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감함으로써, 염가로 냉각 성능이 높은 모터 제어 장치를 제공한다.
압출 히트싱크(1)와, 압출 히트싱크(1)에 밀착하는 복수의 외부 전극 단자를 준비한 파워 반도체 모듈(4)과, 복수의 외부 전극 단자가 접속되는 기판을 구비한 모터 제어 장치에 있어서, 압출 히트싱크(1)의 양단에, 모터 제어 장치 장착용의 대좌(2a)와 기판 장착용의 보스(2b)가 성형된 다이 캐스트 프레임(2)을 구비한 구성으로 한다.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROLLER}
본 발명은, 주로 고압 전원으로 동작하는 인버터 장치나 서보 앰프 등의 모터 제어 장치에 관한 것이며, 특히 모터 제어 장치의 방열 효과를 올리기 위한 히트 싱크에 관한 것이다.
종래의 모터 제어 장치, 예를 들면 인버터 장치는, 발열 부품인 복수의 파워 반도체 모듈이 장착되고, 상기 복수의 파워 반도체 모듈을 냉각하기 위한 히트싱크가 장착되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 종래의 모터 제어 장치, 예를 들면 인버터 장치의 구성을, 도 7에서 도 9에 나타낸다.
도 7은, 종래의 다이 캐스트 히트싱크를 사용한 모터 제어 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7에 있어서, 다이 캐스트 히트싱크(101)에는, 모터 제어 장치를 제어반에 장착하기 위한 대좌(101a)와, 기판 장착용의 보스(101b), 수지 케이스 장착용의 나사 구멍(101c)이 일체 성형되어 있다. 다이 캐스트 히트싱크(101)에는, 고열을 발생시키는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자 등을 구비한 파워 반도체 모듈(102)이 실장되어 있다. 파워 반도체 모듈(102)의 열이, 다이 캐스트 히트싱크(101)에 전해지고 방열된다. 기판(103)이, 다이 캐스트 히트싱크(101)에, 일체 성형된 기판 장착용의 보스(101b)에 나사(104)에 의해 고정됨과 더불어, 파워 반도체 모듈(102)과 전기적으로 접속된다. 또, 수지 케이스(105)가, 다이 캐스트 히트싱크(101)의 수지 케이스 고정용의 나사 구멍(101c)에, 수지 케이스(105)의 나사(110)를 조임으로써, 다이 캐스트 히트싱크(101)에 장착된다. 모터 제어장치는, 다이 캐스트 히트싱크(101)의 대좌(101a)에 의해 제어반(도시 생략)에 장착된다.
다이 캐스트 히트싱크는 제조 상의 제한으로부터, 핀의 피치를 작게 하는 것이 곤란하다. 그 때문에 8㎜ 이하의 좁은 피치의 핀을 성형할 수 없다. 그 때문에 방열 면적을 일정 이상 늘릴 수 없고, 냉각 성능에 한계가 있다. 보다 냉각 성능을 높인 히트싱크로서, 알루미늄 압출재에 의해 성형된 히트싱크나, 압출로 성형된 히트싱크의 베이스에 평판 형상의 핀을 코킹으로 고정한, 코킹 히트싱크가 이용된다. 이것들은 4㎜ 정도까지 핀 피치를 좁게 하는 것이 가능하고, 방열 면적을 증가시키고 있다. 이하, 이들 히트싱크를 압출 히트싱크라고 기재한다.
근래에는 모터 제어 장치의 소형화 때문에, 소형이고 고성능인 히트싱크가 요구되기 때문에, 압출 히트싱크를 사용하는 일이 많다.
도 8은 압출 히트싱크를 사용한 종래의 모터 제어 장치, 예를 들면 인버터 장치를 나타낸다. 또 도 9는, 도 8에 있어서의 히트싱크의 장착 구성을 나타내는 상세도이다.
압출 히트싱크는, 제조 상, 단면 형상이 일정하기 때문에, 복잡한 형상을 만드는 것이 어렵다. 그 때문에, 도 7에 나타내는 다이 캐스트 히트싱크(101)를 사 용한 종래의 모터 제어 장치와는 다른 구성이 된다.
도 8 및 도 9에 있어서, 압출 히트싱크(106)가 수지 혹은 판금으로 구성된 히트싱크 케이스(107)에, 나사(108)에 의해 장착된다. 히트싱크 케이스(107)는, 모터 제어 장치를 제어반에 장착하기 위한 대좌 부분(107a)을 가지고 있다. 압출 히트싱크(1)에 고열을 발생시키는 파워 반도체 모듈(102)이 실장되어 있다. 또, 압출 히트싱크에는 스터드(109)가 장착되고, 스터드(109)에 기판(103)을 나사(104)에 의해 고정하고 있다. 기판(103)은 파워 반도체 모듈(102)과 전기적으로 접속된다. 또, 수지 케이스(105)가, 히트싱크 케이스(107)의 수지 케이스 고정용의 나사 구멍(107c)에, 수지 케이스(105)의 나사(110)를 조임으로써, 히트싱크 케이스(107)에 장착된다.
압출 히트싱크(106)를 사용함으로써, 냉각 성능이 향상하기 때문에 히트싱크를 소형화하는 것이 가능해지고, 모터 제어 장치 전체의 소형화에 공헌한다.
[특허 문헌1：일본국 특허공개 2004-349548호 공보]
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나, 종래의 모터 제어 장치에, 압출 히트싱크를 사용한 경우, 다음과 같은 문제가 있었다.
즉, 압출 히트싱크는 제조 상, 단면 형상이 일정하기 때문에, 복잡한 형상을 만드는 것이 어렵다. 따라서, 다이 캐스트 히트싱크와 같이, 모터 제어 장치 장착용의 대좌나 기판 고정용의 보스, 수지 케이스 고정용의 클로우를 일체 성형할 수는 없다. 압출 히트싱크를 가공하여, 그들의 형상을 재현한 경우, 가공비가 너무 비싸진다. 그 때문에, 압출 히트싱크를 고정하는 케이스나 기판을 고정하는 스터드, 수지 케이스 고정 나사를 장착할 필요가 있다. 부품 점수가 늘어나기 때문에, 부품대가 증가함과 더불어, 조립의 공정수도 증가하고, 모터 제어 장치 전체의 코스트 업의 원인이 된다.
본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 압출 히트싱크를 사용함과 더불어 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감함으로써, 염가로 냉각 성능이 높은 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 다음과 같이 구성한 것이다.
청구항 1에 기재된 발명은, 압출 히트싱크와, 압출 히트싱크에 밀착하는 복수의 외부 전극 단자를 구비한 파워 반도체 모듈과, 상기 복수의 외부 전극 단자가 접속되는 기판을 구비한 모터 제어 장치에 있어서, 상기 압출 히트싱크의 양단에, 다이 캐스트 프레임을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 다이 캐스트 프레임이, 모터 제어 장치 장착용의 대좌와 기판 장착용의 보스를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 다이 캐스트 프레임을, 압입 또는 코킹으로, 압출 히트싱크에 장착한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 다이 캐스트 프레임과 수지 케이스에, 다이 캐스트 프레임으로의 수지 케이스 장착용의 걸어맞춤부를 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 상기 걸어맞춤부가, 다이 캐스트 프레임에 설치한 클로우와, 수지 케이스에 설치한 장착 구멍인 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 6에 기재된 발명은, 복수 기종의 모터 제어 장치에 적용되는 상기 다이 캐스트 프레임을, 공통 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 다이 캐스트 프레임을, 높이가 같고 폭이 다른 모터 제어 장치와 공통의 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1 및 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 압출 히트싱크의 양측에, 기판 장착용의 보스와 모터 제어 장치 장치용의 대좌를 일체로 성형한 다이 캐스트 프레임을 구비함으로써, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감하여 코스트 다운이 가능해진다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 압출 히트싱크와 다이캐스트 프레임의 장착에 나사를 사용하지 않기 때문에, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감하여 코스트 다운이 가능해진다.
청구항 4 및 청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 나사 등을 이용하지 않고 수지 케이스를 다이 캐스트 프레임에 장착하는 것이 가능하기 때문에, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감하여 코스트 다운이 가능해진다.
청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 다이 캐스트 프레임을 동일 형상으로 하여 부품의 공통화를 도모하고, 부품 종류의 삭감과 더불어, 부품 단가를 내리는 것이 가능하다.
또, 청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 용량이 다른 모터 제어 장치와 다이 캐스트 프레임을 공용할 수 있고, 제품 시리즈를 통한 부품 종류의 삭감이 됨과 더불어 다이 캐스트 프레임의 제조수가 증가하고, 코스트 다운이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 모터 제어 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 모터 제어 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 히트싱크부의 분해 사시도이다.
도 4는 제2 실시예를 나타내는 모터 제어 장치의 분해 사사도이다.
도 5는 제3 실시예를 나타내는 모터 제어 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 제5 실시예를 나타내는 모터 제어 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 다이 캐스트 히트싱크를 사용한 종래의 모터 제어 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 압출 히트싱크를 사용한 종래의 모터 제어장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 도 8에 있어서의 히트싱크의 장착 구성을 나타내는 상세도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1, 106 : 압출 히트싱크 1a : 핀
2 : 다이캐스트 프레임 2a, 101a, 107a : 대좌
2b, 101b : 보스 2c : 클로우
3, 6, 104, 108, 110 : 나사 4, 102 : 파워 반도체 모듈
5, 103 : 기판 7, 105 : 수지 케이스
7a, 105a : 장착 구멍 101 : 다이 캐스트 히트싱크
101c, 107c : 나사 구멍 107 : 히트싱크 케이스
109 : 스터드
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 모터 제어 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 있어서의 모터 제어 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 있어서의 히트싱크와 다이 캐스트 프레임의 장착 구조를 나타내는 상세도이다.
도 1에서 3에 있어서, 압출 히트싱크(1)에는 핀(1a)이 형성되어 있고, 핀과 반대면은 평면으로 되어 있다. 핀(1a)은 압출에 의해 일체 성형되어 있거나, 코킹으로 장착되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 양단에 다이캐스트 프레임(2)이, 나사(3)로 고정되어 있다. 다이캐스트 프레임(2)에는, 모터 제어장치를 제어반에 장착하기 위한 대좌(2a)와, 기판 설치용의 보스(2b)가 일체 성형되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 평면부에 파워 반도체 모듈(4)이 실장되어 있다. 파워 반도체 모듈(4)의 열이 압출 히트싱크(1)에 전해지고 방열된다. 기판(5)이, 다이캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 기판 장착용의 보스(2b)에 나사(6)에 의해 고정됨과 더불어, 파워 반도체 모듈(4)과 전기적으로 접속된다. 또, 수지 케이스(7)는 나사 등으로 고정된다. 모터 제어 장치는 다이 캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 대좌(2a)에 의해, 제어반에 장착된다.
본 발명이 종래 기술과 다른 부분은, 압출 히트 싱크(1)의 양측에 다이 캐스트 프레임(2)을 구비한 부분이다. 압출 히트싱크를 사용한 모터 제어 장치에 필요한, 기판 장착용의 부재와 모터 제어 장치의 장착 대좌 부품을 다이 캐스트 프레임(2)에 집약함으로써, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감할 수 있다. 그로 인해 코스트 다운이 가능해진다. 또, 다이 캐스트 프레임(2)은 압출 히트싱크(1)로부터 열을 받고 방열에 기여하므로, 방열 능력 향상의 효과가 얻어진다.
실시예 2
도 4는 제2 실시예의 모터 제어 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4에 있어서, 압출 히트싱크(1)에는 핀(1a)이 형성되어 있고, 핀(1a)과 반대면은 평면으로 되어 있다. 핀(1a)은 압출에 의해 일체 성형되어 있거나, 코킹으로 장착되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 양단에 다이 캐스트 프레임(2)이, 압입 또는 코킹에 의해 고정되어 있다. 다이 캐스트 프레임(2)에는, 모터 제어 장치를 제어반에 장착하기 위한 대좌(2a)와, 기판 장착용의 보스(2b)가 일체 성형되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 평면부에 파워 반도체 모듈(4)이 실장되어 있다. 파워 반도체 모듈(4)의 열이 압출 히트싱크(1)에 전해지고 방열된다. 기판(5)이, 다이 캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 기판 장착용의 보스(2b)에 나사(6)에 의해 고정됨과 더불어, 파워 반도체 모듈(4)과 전기적으로 접속된다. 또, 수지 케이스(7)는 나사 등으로 고정된다. 모터 제어 장치는 다이 캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 대좌(2a)에 의해, 제어반에 장착된다.
실시예 1과 다른 부분은, 압출 히트싱크(1)와 다이 캐스트 프레임(2)의 장착에 나사를 사용하지 않는 것이다. 그로 인해, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감하여 코스트 다운이 가능해 진다.
실시예 3
도 5는 제3 실시예의 모터 제어 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5에 있어서, 압출 히트싱크(1)에는 핀(1a)이 형성되어 있고, 핀과 반대면은 평면으로 되어 있다. 핀(1a)은 압출에 의해 일체 성형되어 있거나, 코킹으로 장착되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 양단에 다이 캐스트 프레임(2)이, 압입 또는 코킹에 의해 고정되어 있다. 다이 캐스트 프레임(2)에는, 모터 제어 장치를 제어반에 장착하기 위한 대좌(2a)와, 기판 장착용의 보스(2b), 수지 케이스 장착용의 클로우(2c)가 일체 성형되어 있다. 압출 히트싱크(1)의 평면부에 파워 반도체 모듈(4)이 실장되어 있다. 파워 반도체 모듈(4)의 열이 압출 히트싱크(1)에 전해지고 방열된다. 기판(5)이, 다이 캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 기판 설치용의 보스(2b)에 나사(6)에 의해 고정됨과 더불어, 파워 반도체 모듈(4)과 전기적으로 접속된다. 또, 수지 케이스(7)가 다이 캐스트 프레임(2)에 장착된다. 이때 다이 캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 클로우(2c)와, 수지 케이스(7)의 장착 구멍(7a)이, 수지의 탄성을 이용하여 끼워 넣어진다. 모터 제어 장치는 다이캐스트 프레임(2)에 일체 성형된 대좌(2a)에 의해, 제어반에 장착된다.
실시예 1 및 실시예 2와 다른 부분은, 다이캐스트 프레임(2)의 클로우(2c)에 수지 케이스(7)를 직접 장착함으로써, 수지 케이스(7)를 고정의 나사류를 사용하지 않는 것이다. 그로 인해, 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감하여 코스트 다운이 가능해진다.
실시예 4
도 5에 있어서, 다이 캐스트 프레임이 2개 사용되고 있다. 이 2개를 동일 형상으로 하는 구성으로 함으로써, 부품의 공통화가 가능하다. 그로 인해, 부품 종류가 삭감되고, 다이 캐스트 프레임(2)의 제조수가 증가하기 때문에 부품의 코스트 다운이 가능하다. 또, 부품 종류가 삭감됨으로써, 조립성이 향상하는 효과도 얻어진다.
실시예 5
도 6은 제5 실시예의 구성을 나타내는 모터 제어 장치의 분해 사시도이다.
모터 제어 장치의 용량 차이에 의해, 폭 치수(a)가 다르고, 높이 치수(b)가 공통인 모터 제어 장치에 있어서, 다이 캐스트 프레임(2)을 공통 형상으로 한다. 그로 인해, 제품 시리즈를 통한 부품 종류의 삭감이 가능해지고, 또, 다이 캐스트 프레임(2)의 제조수의 증가에 의한 부품의 코스트 다운이 가능해진다.
주로 고압 전원으로 동작하는 인버터 장치나 서보 앰프 등의 모터 제어 장치에 관한의 것이며, 특히 모터 제어 장치의 방열 효과를 올리기 위한 히트싱크에 관한 것으로 , 압출 히트싱크를 사용함과 더불어 부품 점수를 삭감하고, 조립 공정수를 삭감함으로써, 염가로 냉각 성능이 높은 모터 제어 장치를 제조, 제공하는 분야 에 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 압출 히트싱크와, 상기 압출 히트싱크에 밀착하는 복수의 외부 전극 단자를 구비한 파워 반도체 모듈과, 상기 복수의 외부 전극 단자가 접속되는 기판을 구비한 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 압출 히트싱크의 양단에, 동일 형상을 갖는 다이 캐스트 프레임을 각각 구비하고,
    상기 각각의 다이 캐스트 프레임은 모터 제어 장치 장착용의 대좌와 기판 장착용의 보스를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이 캐스트 프레임을, 압입 또는 코킹으로, 압출 히트싱크에 장착한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이 캐스트 프레임과 수지 케이스에, 다이 캐스트 프레임으로의 수지 케이스 장착용의 걸어맞춤부를 설치한 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 걸어맞춤부가, 다이 캐스트 프레임에 설치한 클로우와, 수지 케이스에 설치한 장착 구멍인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    복수 기종의 모터 제어 장치에 적용되는 상기 다이 캐스트 프레임을, 공통 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이 캐스트 프레임을, 높이가 같고 폭이 다른 모터 제어 장치와 공통의 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
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