CN102711413A

CN102711413A - 马达控制装置

Info

Publication number: CN102711413A
Application number: CN2012100244859A
Authority: CN
Inventors: 古城眞人; 藤木敏显; 岸本一孝
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-10-03
Also published as: US20120250254A1; JP2012204715A; JP5614542B2

Abstract

本发明提供一种马达控制装置，其特征为通过将框体有效利用为冷却体，而能够提高冷却效率。变频器装置（1）具备：框体基座（11），在前侧配置具有电路板（21）的本体部（20），并在后侧配置使冷却风流过的风洞部（30）；功率模块（22），设置在框体基座（11）的前面上，与电路板（21）连接；及散热器（60），设置在框体基座（11）的后面的对应于功率模块（22）的位置上，具有基座部（61）和散热片（62），框体基座（11）介于功率模块（22）和散热器（60）的基座部（61）之间。

Description

马达控制装置

技术领域

公开的实施方式涉及一种控制马达驱动的马达控制装置。

背景技术

以往公知有在散热器上配置多个电子器件，对散热器进行强制冷却的电子设备的冷却装置(例如参照专利文献1)。该现有技术中的散热器由安装有包括发热器件(发热量大的电子器件)的多个电子器件的基座部(散热器底板)和形成在该基座部一个面上的散热用散热片构成。在该散热器上安装框体(风洞罩)。

专利文献1：日本国特开2002-280779号公报

在上述现有技术中，将框体安装于散热器，换言之，将散热器安装于框体的基座时，使散热器的散热片在设置于框体基座的开口部从一侧向另一侧插通，将散热器的基座部固定于框体基座的一侧。由此，散热器的基座部紧贴于发热器件，同时散热片向框体内部突出，散发由发热器件产生的热量。

但是，在如上述现有技术这样的结构中，为了密封设置于框体基座的开口部，需要在散热器的基座部和框体基座之间设置密封垫片(或密封材料)。因此，由于密封垫片(或密封材料)的存在，由发热器件产生的热量无法从散热器的基座部向框体基座传导(或者即使传导，导热量也较少)，而仅由散热器进行散热，因此，冷却效率不充分。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种马达控制装置，通过将框体有效利用为冷却体，而能够提高冷却效率。

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，应用一种马达控制装置，是控制马达驱动的马达控制装置，其特征在于，具备：框体基座，在一侧配置具有电路板的本体部，并在另一侧配置使冷却风流过的风洞部；发热器件，设置在所述框体基座的一侧表面上，与所述电路板连接；及散热器，设置在所述框体基座的另一侧表面的对应于所述发热器件的位置上，具有基座部和散热片，所述框体基座介于所述发热器件和所述散热器的所述基座部之间。

根据本发明，通过将框体有效利用为冷却体，而能够提高冷却效率。

附图说明

图1是从壳体侧观察一个实施方式的变频器装置的外观图。

图2是从风洞部侧观察将散热器安装于框体基座之前的变频器装置的外观图。

图3是从风洞部侧观察将散热器安装于框体基座之后的变频器装置的外观图。

图4是表示变频器装置的横截面图。

图5是表示对比例的变频器装置的横截面图。

图6是表示通过压铸使框体基座、风洞壁部及凸台一体成型的变形例中的变频器装置的横截面图。

符号说明

1-变频器装置(马达控制装置)；11、11A-框体基座；12、12A-风洞壁部；20-本体部；21-电路板；22-功率模块(发热器件)；30-风洞部；50、50A-凸台；60-散热器；61-基座部；62-散热片；111-区域(发热器件的设置区域)；112-区域(散热器的设置区域)。

具体实施方式

以下，参照附图对一个实施方式进行说明。

如图1、图2、图3及图4所示，本实施方式的变频器装置1(马达控制装置)是控制未图示的马达的驱动的装置，具有框体10、本体部20、使冷却风流过的风洞部30、覆盖本体部20的壳体40、具有大致圆柱形状的多个凸台50、具有大致长方体形状的散热器60。

框体10具有：框体基座11；及2个风洞壁部12，直立设置在框体基座11的后侧(另一侧。图1中的右方进深侧，图2及图3中的左方跟前侧，图4中的下侧)，构成风洞部30的侧壁。上述框体基座11及风洞壁部12通过使用铝合金(例如Al-Si-Cu系合金的ADC12合金等)的压铸而分别成型，例如通过螺栓等接合。压铸是指金属型铸造法的一种，通过向金属型压入熔融的金属，而在短时间内大量生产高尺寸精度的铸件的铸造方式，或者基于该铸造方式的制品。另外，也可以通过使用铝合金的压铸使框体基座11和风洞壁部12一体成型。而且，作为压铸用合金不限于铝合金，也可以是锌合金、镁合金等。

在框体基座11的前侧(一侧。图1中的左方跟前侧，图2及图3中的右方进深侧，图4中的上侧)配置有上述本体部20。本体部20具有与马达驱动相关的多个电子器件，包括：电路板21，设置有未图示的电子电路；及功率模块22(发热器件)，内置由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等构成的未图示的半导体元件，并具有连接于电路板21的多个外部电极端子121。而且，在框体基座11的前面(一侧表面)上形成有利用公知的适当方法进行了表面找正加工的区域111(发热器件的设置区域)，上述功率模块22紧贴安装于该区域111。

而且，在框体基座11的前面上直立设置有支撑电路板21的上述多个凸台50。各凸台50与框体基座11分开构成，例如通过双头螺栓等安装在框体基座11的前面上。另外，使框体基座11和电路板21的距离即凸台50的长度为D1。而且，通过在各凸台50上连结螺栓70，而将电路板21安装在各凸台50上。

另一方面，在框体基座11的后侧配置有上述风洞部30。在风洞部30的一端(即风洞壁部12的一端)设置有产生冷却风的风扇31。而且，在框体基座11的后面(另一侧表面)的对应于功率模块22的位置上形成有利用公知的适当方法进行了表面找正加工的区域112(散热器的设置区域)，上述散热器60安装于该区域112。

散热器60是具有基座部61和多个散热片62，使上述基座部61和多个散热片62通过公知而适当的铆接方式接合的铆接型散热器，对设置于本体部20的电子器件所包括的功率模块22进行冷却。基座部61由与构成框体基座11的材料不同的材料构成，在该例中由导热性比构成框体基座11的铝合金(例如Al-Si-Cu系合金的ADC12合金等)高约2倍的铝合金(例如Al-Mg-Si系合金的A6063合金等)构成。另外，作为构成基座部61的材料不限于铝合金，也可以是其它导热性高的材料。各散热片62由铝板等构成，铆接固定在基座部61的后面(图2及图3中的左方跟前侧的面，图4中的下面)上。另外，使散热片62的长度为D2。而且，通过在基座部61上连结螺栓80，而将散热器60安装在框体基座11的后面上。

如上所述，通过在框体基座11的前面上安装功率模块22，在框体基座11的后面上安装散热器60的基座部61，框体基座11构成为介于功率模块22和散热器60的基座部61之间。因而，由功率模块22产生的热量首先传导至框体基座11，其后从框体基座11传导至散热器60、风洞壁部12而进行散热(参照图4中由虚线表示的箭头)。

在此，在说明以上说明的本实施方式的效果之前，利用图5说明用于说明本实施方式效果的对比例。另外，图5是对应于上述图4的图，为了便于对比，对比例中的各部的符号使用与本实施方式相同的符号。

如图5所示，该对比例的变频器装置1′的构成与本实施方式的变频器装置1大致相同，但是在代替框体基座11设置框体基座11′、代替多个凸台50设置多个凸台50′、代替散热片62设置散热片62′的方面和功率模块22及散热器60的设置位置上存在不同。即，在该对比例中，在框体基座11′上设置有开口部113。而且，将散热器60安装于框体基座11′是如下进行的，使散热器60的散热片62′在框体基座11′的开口部113从前侧(图5中的上侧)向后侧(图5中的下侧)插通，将散热器60的基座部61固定在框体基座11′的前侧。此时，通过使密封垫片P(或者也可以是密封材料)介于散热器60的基座部61和框体基座11′之间，而密封框体基座11′的开口部113。而且，在该对比例中，功率模块22紧贴安装在散热器60的基座部61的前面(图5中的上面)上。由此，散热器60的基座部61紧贴于功率模块22，同时散热片62′向风洞部30突出，散发由功率模块22产生的热量。另外，使框体基座11′和电路板21的距离，即凸台50′的长度为D1′(D1′＞D1)，使散热片62′的长度为D2′(D2′＞D2)。对于其它构成，与本实施方式的变频器装置1大致相同。

在上述对比例的变频器装置1′中，有时产生如下课题。即，在上述对比例的结构中，为了密封设置于框体基座11′的开口部113，需要在散热器60的基座部61和框体基座11′之间设置密封垫片P(或密封材料)。因此，由于密封垫片P(或密封材料)的存在，由功率模块22产生的热量无法从散热器60的基座部61向框体基座11′传导(或者即使传导，导热量也较少)，而仅由散热器60进行散热(参照图5中由虚线表示的箭头)，因此，冷却效率不充分。而且，在上述对比例的结构中，当密封垫片P(或密封材料)劣化时，设置于框体基座11′的开口部113的密封性有可能会下降，风洞部30的空气有可能会流入本体部20内。而且，在上述对比例的结构中，由于在电路板21的下方需要功率模块22和散热器60的基座部61的设置空间，因此框体基座11′和电路板21的距离(即凸台50′的长度)变大，导致本体部20大型化。而且，由于在电路板21的下方配置面积比功率模块22大的散热器60的基座部61，因此支撑电路板21的凸台50′的配置位置受其制约。

对此，在本实施方式的变频器装置1中，在框体基座11的前面上设置功率模块22，在框体基座11的后面的对应于功率模块22的位置上设置散热器60，框体基座11构成为介于功率模块22和散热器60的基座部61之间。由此，由功率模块22产生的热量首先传导至框体基座11，其后从框体基座11传导至散热器60而进行散热。其结果，不仅仅是散热器60，还能将包括框体基座11的框体10有效利用为冷却体，因此，可提高冷却效率。由此，可以充分冷却由功率模块22产生的热量。而且，可使冷却效率提高的结果，如果是相同的冷却效率，则能够使散热器60小型化(缩短散热片62)。即，如果本实施方式与上述对比例的冷却效率相同，则能够使D2＜D2′。

而且，根据本实施方式，相对于如上述对比例那样的设置密封垫片P(或密封材料)的结构，具有如下优越性。即，由于在本实施方式中不需要在框体基座11上设置散热器60用的开口部，因此框体基座11成为本体部20和风洞部30的隔板，风洞部30的空气不会流入本体部20内。而且，由于不使用密封垫片P(或密封材料)，因此可消减零部件。而且，由于在本实施方式中将散热器60设置在框体基座11的后面上，因此散热器60的散热片62向风洞部30突出的高度始终一定，冷却效率稳定。而且，使变频器装置1的框体10通过压铸而一体成型时，从成型上的观点出发，不在框体基座11上设置开口部也有益于成型性。

而且，根据本实施方式，由于将散热器60的基座部61设置在框体基座11的后面上，因此在电路板21的下方不需要基座部61的设置空间，可以减小框体基座11和电路板21的距离(即凸台50的长度D1)，可以使本体部20小型化。因而，可以使变频器装置1小型化。而且，根据本实施方式，由于不在电路板21的下方设置散热器60的基座部61，因此可以提高凸台50的设置位置的自由度。

而且，在本实施方式中，尤其作为散热器60使用通过铆接方式使基座部61和多个散热片62接合的铆接型散热器。由此，由于使各散热片62的间隔缩小，可在基座部61上层叠很多散热片62，因此可提高散热器60的散热性。

而且，根据本实施方式，具有如下效果。即，在框体基座11的后面上设置散热器60时，可以考虑通过压铸使框体基座11和散热器60一体成型的构成以及使框体基座11和散热器60分开的构成。一体成型时，散热器60变为由与框体基座11相同的材料构成。另一方面，如本实施方式这样使用铆接型散热器时，需要分开构成。这是因为通过压铸等使框体基座11和散热器60的基座部61一体成型时，基座部61为与框体基座11相同的材料，由于材料物理性能及散热片成形时的制约，无法提高散热性。即，根据本实施方式，通过使用铆接型散热器，可使框体基座11和散热器60分开构成，因此，可以用与框体基座11的材料不同的导热系数高的材料构成散热器60。其结果，可以提高散热器60的散热性。另外，根据材料的物理参数对比，用A6063合金构成基座部61的铆接型散热器与通过使用ADC12合金的压铸而与框体基座11一体成型的散热器相比，导热性高约2倍。

而且，在本实施方式中，尤其是框体基座11和散热器60的基座部61由不同的材料构成。由此，可以用与框体基座11的材料不同的导热系数高的材料构成散热器60，因此，可以提高散热器60的散热性。

而且，在本实施方式中尤其具有如下效果。即，框体基座11通过使用铝合金的压铸而成型，但是因热膨胀、收缩而在其表面上形成微小的凹凸。在本实施方式中，通过对框体基座11后面的区域112及框体基座11前面的区域111进行表面找正加工，而除去上述凹凸，可以提高框体基座11和散热器60的导热性，功率模块22和框体基座11的导热性。其结果，能够更加提高冷却效率。

另外，实施方式并未局限于上述内容，可在不脱离其主旨及技术思想的范围内实施各种变形。以下，说明这种变形例。

(1)通过压铸使框体基座、风洞壁部及凸台一体成型的情况

虽然在上述实施方式中，使框体基座11、2个风洞壁部12及多个凸台50分开构成，但是不限于此，也可以通过压铸使框体基座、2个风洞壁部及多个凸台一体成型。

如图6所示，虽然本变形例的变频器装置1的构成与上述实施方式的变频器装置1大致相同，但是在代替框体基座11及2个风洞壁部12设置框体基座11A及2个风洞壁部12A，代替多个凸台50设置多个凸台50A这一点上不同。对于其它构成，与上述实施方式相同。即，在本变形例中，框体基座11A、2个风洞壁部12A、多个凸台50A通过使用铝合金(例如Al-Si-Cu系合金的ADC12合金等)的压铸而一体成型。由此，与分别构成这些零部件时相比，可以减少零部件数量，且能够消减组装工时数。

其它，虽然未一一例示，但是上述实施方式、(1)的变形例可在不脱离其主旨的范围内施加各种变更来进行实施。

Claims

1.一种马达控制装置，是控制马达驱动的马达控制装置，其特征在于，具备：

框体基座，在一侧配置具有电路板的本体部，并在另一侧配置使冷却风流过的风洞部；

发热器件，设置在所述框体基座的一侧表面上，与所述电路板连接；

及散热器，设置在所述框体基座的另一侧表面的对应于所述发热器件的位置上，具有基座部和散热片，

所述框体基座介于所述发热器件和所述散热器的所述基座部之间。

2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，

所述散热器是通过铆接方式使所述基座部和所述散热片接合的铆接型散热器。

3.根据权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

所述框体基座和所述散热器的所述基座部由不同的材料构成。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的马达控制装置，其特征在于，

对所述框体基座的所述另一侧表面中的所述散热器的设置区域进行表面找正加工。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的马达控制装置，其特征在于，

对所述框体基座的所述一侧表面中的所述发热器件的设置区域进行表面找正加工。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的马达控制装置，其特征在于，还具备：

凸台，直立设置在所述框体基座的所述一侧表面上，支撑所述电路板；

及风洞壁部，直立设置在所述框体基座的所述另一侧表面上，构成所述风洞部的侧壁，

所述框体基座、所述凸台及所述风洞壁部通过压铸而一体成型。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的马达控制装置，其特征在于，

所述发热器件是内置有半导体元件的功率模块。