TWI688325B

TWI688325B - 馬達控制裝置

Info

Publication number: TWI688325B
Application number: TW105101395A
Authority: TW
Inventors: 井出勇治; 押森卓男; 小池宏明
Original assignee: 日商山洋電氣股份有限公司
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2020-03-11
Also published as: TW201633891A; JP6489842B2; JP2016135079A; CN105827178B; CN105827178A; PH12016000026A1

Abstract

在本發明之其中一樣態中所提供的本馬達控制裝置，以減少鈑金的方式而可以減低成本。更進一步，該馬達控制裝置具有高的耐振動性，可以簡單地組裝，具有安裝到狹小控制盤時的設置面積。一種馬達控制裝置，具有：搭載半導體之主電路基板；內包主電路基板之殼；以及與半導體接觸，把從前述半導體所產生的熱予以散熱之冷卻鰭片；冷卻鰭片，係貫通在控制盤的側面板所形成的貫通孔，位置到控制盤的外部側。

Description

馬達控制裝置

本發明的實施方式是有關馬達控制裝置。

驅動主軸同步馬達的馬達控制裝置，具有：主電路基板、控制基板、動態制動電阻、突入防止電阻、及框體。於主電路基板，搭載有保險絲、及把變壓器(converter)輸出予以平滑化的電解電容等之大型零件。

於控制基板，搭載有CPU及IC等之控制換流器(inverter)的電路零件。框體，具有：支撐主電路基板、控制基板、動態制動電阻及突入防止電阻的鈑金，以及冷卻變壓器及換流器的半導體元件的冷卻鰭片。

這類的馬達控制裝置被安裝在被包含在機械中的控制盤。控制盤具有箱形狀。在控制盤內部的背面，安裝馬達控制裝置。在馬達控制裝置的發熱大的情況下，於控制盤之外，設有馬達控制裝置的冷卻鰭片。經此，進行所謂的盤外冷卻。

圖求這類的馬達控制裝置的薄型化之例，被揭示在日本特開平5-38144號專利公報。在日本特開平5-38144號專利公報記載的馬達控制單元中，單元箱具有偏平略長方體形狀。與該單元箱之廣面積側的壁略平行地，配置搭載了半導體模組之印刷板。把板狀的熱板配置成，與單元箱之廣面積側的壁略平行、且偏到其中一方的壁。熱板的一部分配置在單元箱內，熱板的其他部分延伸到單元箱外。半導體模組的散熱用安裝面接觸到單元箱內的熱板。更進一步，於單元箱外的熱板的兩側，接觸冷卻鰭片。更進一步，在該馬達控制單元，位置在熱板之其中一方的面的冷卻鰭片的高度、與位置在熱板之另一方的面的冷卻鰭片的高度互為相異，使得這些冷卻鰭片的高度與熱板的厚度之和，是與單元箱的寬度略相同。如此，在日本特開平5-38144號專利公報記載的馬達控制單元中，使用熱板實現薄型化。

但是，熱板有所謂高價之問題。更進一步，也有所謂馬達控制裝置的寬度變窄，馬達控制裝置的深度變大之問題。特別是，冷卻鰭片部的深度變大的話，控制盤的深度也變大，會有機械大型化之問題。

日本特開平5-260763號專利公報記載的換流裝置，包含：主迴路部、與被包含在該主迴路部之控制切換元件的切換之控制電路。在該換流裝置，前述主迴路部具備：作為前述切換元件之半導體元件、及散熱用冷卻裝置。前述控制電路是利用安裝了電子零件的印刷板所構成。於1個鈑金框，被安裝有包含前述主迴路部的半導體元件及散熱用冷卻體之全部所需的電性零件。

該鈑金框的頂面，係以把構成前述控制電路的印刷板予以收納的殼安裝到前述鈑金框的方式來進行罩殼。前述鈑金框的左右兩側部，係以把側板安裝到該框的方式來進行罩殼。前述鈑金框的底面，係以把底板安裝到該框的方式來進行罩殼。

更進一步，用於把前述換流裝置本身安裝到個別的箱體的內部之安裝裝置，被安裝到前述鈑金框。該換流裝置，係作為整體具有單元構造。

但是，在日本特開平5-260763號專利公報的換流裝置，為了構成換流裝置(馬達控制裝置)，多使用鈑金。更進一步，馬達控制裝置為大型的緣故，強度高的鈑金是有必要。其結果，是有鈑金的成本變高的問題。更進一步，在把換流裝置設置到控制盤的情況下，是有所謂設置面積變大的問題。

於日本特開平6-284522號專利公報，記載有可以良好自然冷卻的控制盤。但是，控制盤的構成複雜。更進一步，在控制盤的背面，安裝有馬達控制裝置。更進一步，馬達控制裝置佔有控制盤的背面之相當的面積。為此，是有所謂在終端使用者希望於控制盤內追加獨自的控制裝置的情況下，沒有其剩餘的空間之問題。

本發明是為了解決這類的問題點而創作。本發明中的1個目的，是提供以下般的馬達控制裝置。在該馬達控制裝置，以減少鈑金的方式而可以減低成本。更進一步，該馬達控制裝置具有高的耐振動性，可以簡單地組裝，具有安裝到狹小控制盤時的設置面積。

有關本發明之其中一樣態的馬達控制裝置(本馬達控制裝置)，具有：搭載半導體之主電路基板；內包前述主電路基板之殼；以及與前述半導體接觸，把從前述半導體所產生的熱予以散熱之冷卻鰭片；前述冷卻鰭片，係貫通在控制盤的側面板所形成的貫通孔，位置到前述控制盤的外部側。

較適合的是，前述半導體被包含在變壓器或是換流器。

較適合的是，前述殼具有基底鈑金及罩殼；前述基底鈑金至少具有前述側面板側的側板：前述罩殼至少具有與前述側面板側為相反側的內部側板；前述主電路基板被安裝到前述基底鈑金。

較適合的是，本馬達控制裝置，具有形成控制電路的控制基板；前述主電路基板及前述控制基板，係配置成與前述側面板平行。

較適合的是，前述控制基板的零件，被配置到前述控制基板之前述主電路基板側；前述主電路基板的零件，被配置到前述主電路基板的前述控制基板側。

在本馬達控制裝置，以減少鈑金的方式而可以減低成本。更進一步，本馬達控制裝置具有高的耐振動性，可以簡單地組裝，具有安裝到狹小控制盤時的設置面積。

1‧‧‧馬達控制裝置

10‧‧‧外側殼

10a‧‧‧風扇

11‧‧‧殼

20‧‧‧基底鈑金

21‧‧‧下側板

22‧‧‧側板

22a‧‧‧基底鈑金貫通孔

23‧‧‧上側板

24‧‧‧背側板

30‧‧‧罩殼

31‧‧‧內部側板

32‧‧‧表側板

32a‧‧‧表面側貫通孔

40‧‧‧控制基板

50‧‧‧主電路基板

50a‧‧‧半導體

60‧‧‧冷卻鰭片

70‧‧‧雙頭螺栓

100‧‧‧控制盤

101‧‧‧控制盤右側面板(側面板)

101a‧‧‧貫通孔

圖1為有關本發明之一實施方式的馬達控制裝置的說明圖。

圖2為表示被安裝在控制盤之有關本發明之實施方式的馬達控制裝置的說明圖。

圖3為表示前述馬達控制裝置的構成的說明圖。

圖4為表示冷卻鰭片、控制盤右側面板及側板的構造關係的說明圖。

在下列詳細說明中，為了解釋目的，會提到許多特定細節以便深入理解提供所揭示之實施態樣。然而，應明白的是，可在未有這些特定細節下實施一或多個實施態樣。在其他不同的情況中，眾所周知的結構及裝置係示意性地示出以簡化圖式。

以下，說明本發明的實施方式。

圖1為有關本發明之實施方式的馬達控制裝置的說明圖。

如圖1所表示，馬達控制裝置1具有殼11。該殼11具有基底鈑金20及罩殼30。於基底鈑金20，安裝有冷卻鰭片60。

圖2表示被安裝在控制盤的馬達控制裝置1的說明圖。

如圖2所表示，馬達控制裝置1被安裝在控制盤100。控制盤100至少具有：控制盤右側面板101、控制盤背面板102、控制盤左側面板103、控制盤頂面板104及控制盤底面板105。

尚且，控制盤100，係除了控制盤右側面板101、控制盤背面板102、控制盤左側面板103、控制盤頂面板104及控制盤底面板105，亦可具有設在前部面側之扉等。控制盤100係藉由控制盤右側面板101、控制盤背面板102、控制盤左側面板103、控制盤頂面板104及控制盤底面板105，具有前部面側敞開的箱狀形狀。藉此，於控制盤100的內部，形成控制盤內部空間100a。該控制盤內部空間100a可以配置藉由馬達控制裝置1所驅動之各種機械的控制設備、這些的配線、及藉由使用者來操作的操作部(切換器)等。為此，被配置在控制盤內部空間100a的馬達控制裝置1，盡可能緊緻者為佳。更進一步，馬達控制裝置1係配置到盡可能迴避阻礙到配置在控制盤內部空間100a之其他的機器的配置之位置者為佳。

本實施方式的馬達控制裝置1被安裝在控制盤100內的控制盤右側面板101。為此，馬達控制裝置1是可以盡可能迴避阻礙到配置在控制盤內部空間100a之其他的機器的配置的情況。亦即，馬達控制裝置1被安裝到控制盤背面板102的話，變成被安裝到控制盤內部空間100a的中心附近。該情況下，馬達控制裝置1壓迫到用於安裝其他機器的空間。相對於此，本實施方式的馬達控制裝置1被安裝在控制盤右側面板101。因此，控制盤內部空間100a的中心附近可以淨空。其結果，變成可以確保用於安裝其他機器的空間。

殼11係可以形成具有薄的左右方向的厚度。藉此，如圖2所表示，更進一步，控制盤內部空間100a的中心附近可以淨空。因此，變得更容易確保用於安裝其他機器的空間。以上，本實施方式的馬達控制裝置1構成控制盤100中的空間可以更有效活用。

尚且，在本實施方式，馬達控制裝置1被安裝在控制盤右側面板101。取而代之，馬達控制裝置1也可以被安裝在左側的控制盤左側面板103。

圖3為馬達控制裝置1之更詳細的說明圖。

於馬達控制裝置1的殼11內，至少收容主電路基板50及控制基板40。

基底鈑金20，例如，形成在殼11中的控制盤右側面板101之側。基底鈑金20，具有側板22、上側板 23、下側板21、及背側板24。不過，基底鈑金20最低限度具有側板22足以。側板22與控制盤右側面板101相接。側板22係藉由各種的方法(例如，螺栓．螺帽、螺固等)連結到控制盤右側面板101。經此，側板22的位置被固定。於側板22，形成基底鈑金貫通孔22a。該基底鈑金貫通孔22a的形狀，具有比冷卻鰭片60小的形狀。藉此，可以把冷卻鰭片60固定到基底鈑金20。

於上側板23及下側板21，為了盡可能進行殼11內的散熱，也可以形成狹縫狀的冷卻用孔。

於背側板24的內部側位置，也可以配置動態制動電阻及突入防止電阻。於該位置，在配置動態制動電阻及突入防止電阻的情況下，可以圖求配線的容易化。

側板22、上側板23、下側板21及背側板24，係適合藉由把1片的板做折彎加工來形成。藉此，可以容易製造基底鈑金20。

尚且，於側板22及背側板24，配置主電路基板50及控制基板40等之馬達控制裝置1的主要零件。主電路基板50安裝到側板22。為此，馬達控制裝置1的重量物，變成幾乎配置在側板22側。

罩殼30具有表側板32與內部側板31。內部側板31，例如被形成在殼11中與控制盤右側面板101的側為相反側。殼11具有以下般的構造：藉由除了罩殼30的表側板32及內部側板31，再加上基底鈑金20的側板22、上側板23、下側板21及背側板24，而覆蓋殼11中的全部6面。

於表側板32，也可以形成複數個表面側貫通孔32a。例如，用於連接馬達控制裝置1的內部之主電路基板50及控制基板40等的各種裝置、與控制盤內其他的裝置等之線材或是連接器類，通過表面側貫通孔32a。

表面側貫通孔32a對應到主電路基板50、及搭載在控制基板40的介面。尚且，罩殼30係至少具有表側板32及內部側板31之其中任一個者便足以。罩殼30，係適合藉由把1片的板做折彎加來形成。藉此，可以容易製造罩殼30。

罩殼30具有避免重量物直接連結的構造。為此，罩殼30與基底鈑金20比較的話為輕量，具有不必要有高強度的構造。為此，罩殼30也可以利用輕量的材料來形成。亦即，罩殼30也可以是利用薄的鈑金來形成，或者是，也可以利用樹脂等來形成。

如以上，殼11是利用罩殼30及基底鈑金20之2個構件來構成。經此，可以減少用於製造殼11之鈑金的片數。其結果，可以削減殼11的製造成本。

主電路基板50搭載有包含變壓器及換流器等之半導體50a。在該半導體50a，於驅動馬達之際，產生大量的熱。為此，半導體50a與冷卻鰭片60接觸。藉此，半導體50a的熱透過冷卻鰭片60排出到外部。亦即，冷卻鰭片60與半導體50a接觸，把從半導體50a所產生的熱予以散熱。

半導體50a被配置在主電路基板50之側板22側的位置。冷卻鰭片60安裝到側板22側。於主電路基板50所搭載的各種的電性零件等之中具有比較大的主電路基板50的垂直方向的高度之電子零件(特別是，保險絲及電解電容)，搭載到主電路基板50的側板22側。藉此，在主電路基板50與側板22之間，可以配置各種零件。更進一步，藉由把複數個半導體50a配置到主電路基板50，使得半導體50a相對於冷卻鰭片60做適切分布的方式，可以薄型化冷卻鰭片60。

控制基板40，具有：配置有控制用的電子零件等之控制電路。於控制基板40所搭載的電子零件等之中具有比較大的控制基板40的垂直方向的高度之電子零件，搭載到主電路基板50側。藉此，可以把控制基板40與內部側板31配置成這些的間隔成為最小限。

控制基板40所搭載之與上位裝置等的介面(連接器等)，係在控制基板40內，配置到主電路基板50側。接著，主電路基板50所搭載之與電源及馬達等的介面(連接器等)，係在主電路基板50內，配置到控制基板40側。尚且，這些介面也具有比較大的控制基板40或者是主電路基板50之垂直方向的高度。

主電路基板50及控制基板40，係配置成與控制盤右側面板101平行或者是略平行。主電路基板50及控制基板40所搭載的電性零件(包含電容及介面)，係主要配置在主電路基板50與控制基板40之間。亦即，控制基板40的零件(電子零件；至少一部分的電子零件)配置在控制基板40的主電路基板50側，主電路基板50的零件(電子零件；至少一部分的電子零件)配置在主電路基板50的控制基板40側，關於這些電子零件，係藉由把主電路基板50及控制基板40之各個電子零件配置在相互有空的空間(不干涉的空間)的方式，可以把主電路基板50與控制基板40盡可能靠近。藉此，可以縮小馬達控制裝置1整體的厚度(側板22與內部側板31之間的距離)。更進一步，冷卻鰭片60伸出到殼11外。為此，可以縮小殼11的厚度(≒側板22與內部側板31之間的距離)。

在此，控制基板40係藉由雙頭螺栓70等的間隔件，把與主電路基板50的距離保持在指定的距離，並固定到主電路基板50。更進一步，主電路基板50本身也固定到側板22。為此，主電路基板50及控制基板40之兩方，皆固定到側板22。其結果，構成具有比較重的馬達控制裝置1的零件，固定到側板22。接著，側板22，係更進一步固定到控制盤右側面板101。為此，可以把馬達控制裝置1的內部構造之絕大部分，予以更穩固固定。其結果，可以提高馬達控制裝置1的耐振動性。

於控制盤右側面板101，形成用於把冷卻鰭片60配置到控制盤100的外部側位置之貫通孔101a。在此，貫通孔101a，係貫通冷卻鰭片60那般，具有與冷卻鰭片60為相似形狀且僅比冷卻鰭片60稍大的形狀者為佳。但是，、貫通孔101a的形狀，也可以是貫通冷卻鰭片60並通過者。貫通孔101a的形狀，也可以是不與冷卻鰭片60的形狀為相似形狀者。

於控制盤右側面板101，配置把位在控制盤100的外側之冷卻鰭片60予以覆蓋之外側殼10。於該外側殼10，配置用於送風到冷卻鰭片60的風扇10a。藉由該風扇10a，強制冷卻冷卻鰭片60。作為冷卻鰭片60，可以採用薄型者。為此，外側殼10也可以構成較薄。

如此，冷卻鰭片60，係貫通形成在控制盤100的控制盤右側面板101之貫通孔101a，配置在控制盤100的外側。經此，一方面抑制控制盤內部空間100a的溫度上升，一方面可以把外部的空氣利用來冷卻。其結果，可以確實冷卻半導體50a。

在具有這類構成的控制盤100，最重的構件之冷卻鰭片60，係配置到控制盤右側面板101的外側，亦即，配置在控制盤100的外側。另一方面，如前述，馬達控制裝置1之其他的構件(主電路基板50等)，係配置在控制盤右側面板101的內側，亦即，控制盤100的內側。如此，於控制盤右側面板101的內外，配有馬達控制裝置1的構件。因此，在控制盤100，馬達控制裝置1的重量，係可以以控制盤右側面板101作為中心，大致平衡。其結果，可以提高馬達控制裝置1(控制盤100)的耐振動性。

說明有關馬達控制裝置1的組裝方法。把冷卻鰭片60固定在基底鈑金20。把複數個半導體50a搭載到冷卻鰭片60。更進一步，於其半導體50a，安裝主電路基板50。之後，透過雙頭螺栓70，把控制基板40搭載到半導體50a。接著，把罩殼30固定到基底鈑金20。經此，完成馬達控制裝置1。

圖4為說明冷卻鰭片60、與控制盤右側面板101及側板22之構造關係的說明圖。

如圖4所表示，冷卻鰭片60構成貫通形成在控制盤右側面板101所形成的貫通孔101a並露出到控制盤100的外部。接著，外側殼10位置成使得以覆蓋該已露出的冷卻鰭片60(亦參閱圖2)。更進一步，如圖4所表示，冷卻鰭片60固定到側板22。

本發明中的側面板之其中一例為控制盤右側面板101及控制盤左側面板103。但是，本發明不被限定在以上的實施方式。本發明的態樣，也可以具有因應使用的狀況而相異的構造。

馬達控制裝置1也可以配置到盡可能不會阻礙到配置到控制盤內部空間100a之其他的機器的配置之位置。

主電路基板50所搭載之各種的電性零件等的基板的垂直方向中具有比較大的高度的電子零件(特別是，保險絲或電解電容)，也可以搭載到主電路基板50的側板22側。也於控制基板40，在基板的垂直方向上具有比較大的高度之電子零件，也可以搭載到主電路基板50側。

最重的冷卻鰭片60也可以以控制盤右側面板101為中心，配置到控制盤100的外側。另一方面，前述般的主電路基板50等，也可以以控制盤右側面板101為中心，配置到控制盤100的內側。藉此，構成以控制盤右側面板101為中心取得重量的平衡。其結果，可以提升耐振動性。

馬達控制裝置1的組裝方法，亦可以是以下者。把冷卻鰭片60在基底鈑金20。把複數個半導體50a搭載到此。更進一步，於其半導體50a，安裝主電路基板50。之後，透過雙頭螺栓70，搭載控制基板40。接著，固定罩殼30，完成馬達控制裝置1。

本發明的實施方式，亦可以是以下的第1~第4馬達控制裝置。

第1馬達控制裝置，具有：搭載半導體之主電路基板；內包前述主電路基板之殼；以及與前述半導體接觸，把前述半導體所產生的熱予以散熱之冷卻鰭片；前述冷卻鰭片，係貫通在控制盤的側面的側面板所形成的貫通孔，位置到前述控制盤的外部側。

第2馬達控制裝置，係在第1馬達控制裝置中，前述半導體構成變壓器或是換流器者。

第3馬達控制裝置，係在第1或是第2馬達控制裝置中，前述殼具有基底鈑金及罩殼；前述基底鈑金至少具有前述側面板側的側板；前述罩殼至少具有與前述側面板側為相反側的內部側板；前述主電路基板被安裝到前述基底鈑金。

第4馬達控制裝置，係在第1~第3之任一個的馬達控制裝置中，具有形成控制電路的控制基板；前述主電路基板及前述控制基板，係配置成與前述側面板平行。

第5馬達控制裝置，係在第4馬達控制裝置中，前述控制基板係在前述主電路基板側配置零件，前述主電路基板係在前述控制基板側配置零件。

根據第1~第4馬達控制裝置，可以提供一種馬達控制裝置，係用較少的鈑金可以減低成本，提高耐振動性，組裝簡單，安裝到控制盤時的設置面積較少。

為繪示及描述之目的，已呈現上述詳細說明。可依上述教示有許多修飾及變體。並非意欲窮盡本文中所述之發明標的物或將本文中所述之發明標的限制在所揭示之特定精確形式。雖然該發明標的已對特定結構特徵及/或方法行為之用語而描述，但應了解的是，後附申請專利範圍所界定之發明標的並不必然被限定在上述之特定特徵或行為。相反地，上述之特定特徵及行為係揭示作為實施後附之申請專利範圍的實施例形式。