CN1969448B - 电动机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动机控制装置,其可以免除功率半导体元件在基板上的定位作业,提高组装效率。具体而言,在与散热器(1)紧密贴合的功率半导体元件(3)安装于第1基板(4)上所构成的电动机控制装置中,在散热器(1)与基板(4)之间,夹着内部具有由孔构成的功率半导体元件(3)的配合部(2e)的定位件(2),将功率半导体元件(3)定位安装在定位件(2)内。而且,孔的周壁隔断功率半导体元件(3)侧部突出的端子与散热器(1)之间的空间。
Description
技术领域
本发明涉及变频器装置或伺服放大器等电动机控制装置,尤其涉及功率半导体元件相对于基板的定位、安装结构。
背景技术
电动机控制装置,例如变频器装置由于采用了发热量大的功率半导体元件,因此通过使功率半导体元件与散热器紧密贴合用以提高冷却効果(例如参照专利文献1)。
现有的电动机控制装置,例如变频器装置的结构如图4及图5所示。
在图4及图5中,11表示散热器,例如,在其四个角上设有凸台12c,在上述凸台12c上配置有第1基板14。在上述基板14的下面安装有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等功率半导体元件13。另外,上述功率半导体元件13通过螺钉16安装为紧密贴合在散热器11的上面。
柱状螺栓12d和螺钉16夹着上述基板14螺合于上述凸台12c。而且在上述柱状螺栓12d的上面和设置在上述基板14上面的基板安装座14c上配置第2基板15。
在如此结构下,功率半导体元件13在第1基板14上的定位、安装如下所示。
首先,在散热器11的上表面,使用螺钉18临时固定功率半导体元件13。
然后,将功率半导体元件13的端子与第1基板14的孔(未图示)对正,确认基板14的螺钉通孔14a与凸台12c的位置是否对正。如果螺钉通孔14a与凸台12c的位置没有对正,则通过挪移功率半导体元件13来进行位置修正。如果螺钉通孔14a与凸台12c的位置已经对正,或经修正功率半导体元件13的位置,基板14的安装孔与凸台12c的位置已对正的 情况下,则可利用螺钉16和柱状螺栓12d将基板14拧紧固定在凸台12c上。此后,用螺丝刀穿过设置在基板14上的螺钉拧紧孔14d正式拧紧螺钉18,将功率半导体元件13牢靠地固定在散热器11的上表面。
上述基板14拧紧固定在凸台12c上之后,将功率半导体元件13的端子焊接于基板14。
上述功率半导体元件13的端子焊接在基板14上之后,使用螺钉17将第2基板15固定在上述柱状螺栓12d的上面和上述基板14上所设置的基板安装座14c的上面。
【专利文献1】日本国特开平11-346477号公报
发明内容
但是,在如此结构的现有技术中,需要将功率半导体元件临时固定在散热器上,将功率半导体元件的端子与基板的孔对正后再拧紧螺钉、固定基板,于是,将出现以下问题:
(1)功率半导体元件的端子与基板孔的对正作业花费时间。
(2)由于需要在基板安装完成后拧紧固定功率半导体元件,所以必须在基板上设置螺钉拧紧用孔,从而使基板变大。
本发明即可解决如此问题,目的在于提供一种不需要功率半导体元件与基板的对正作业,可以提高组装效率的电动机控制装置。
为了解决上述问题,本发明的构成如下。
(1)本发明的特征在于:其为将设置在散热器和第1基板之间的功率半导体元件,使用穿过该功率半导体元件的螺钉,通过拧紧螺钉紧密贴合固定在散热器的平面上,并且,将上述功率半导体元件安装在上述第1基板上所构成的电动机控制装置,多个端子从上述功率半导体元件侧部横向突出,且在中途向上弯曲延伸,在上述散热器与上述第1基板之间夹着由热传导率差的树脂或具有隔热性的树脂构成的定位件,在上述定位件的内部,设有由配合上述功率半导体元件的孔构成的配合部,上述定位件的孔,当配合上述功率半导体元件时,在上述功率半导体元件的没有端子的侧部和与该没有端子的侧部对应的孔的侧壁之间,形成有空间,在上述功率半导体元件的具有端子的侧部,将与该具有端子的侧部对应的孔的侧壁***上述功率半导体元件的端子的下方,使上述散热器和上述功率半导体元件的端子之间绝缘隔断,并且,在与上述功率半导体元件的没有端子的侧部对应的上述孔的侧壁上,向上述空间突出,形成与上述功率半导体元件接触的突起,上述突起设置在防止当将上述功率半导体元件使用上述螺钉通过拧紧螺钉紧固在上述散热器的平面上时由于拧紧时的力矩而使上述功率半导体元件转动的部分,上述第1基板配置在上述定位件的侧壁处,且在上述定位件的侧壁的上部形成多个凸台,在第1基板上形成贯穿上述凸台的缺口,并至少将第2基板配置在上述凸台上。
(2)本发明的特征在于:上述突起的高度与功率半导体元件的高度基本一致。
(3)本发明的特征在于:在上述第2基板上形成用于将第3基板配置在第3基板用的凸台上的凸台贯穿部,同时使第3基板用的凸台穿过上述凸台贯穿部,将第3基板配置在第3基板用的凸台上。
(4)本发明的特征在于:上述凸台贯穿部是形成在第2基板上的缺口或孔。
根据本发明,可以具有以下效果。
(1)根据上述(1)~(2)所述的发明,功率半导体元件对于第1基板的定位能够简单进行,可以不需要功率半导体元件的端子与第1基板的孔的对正作业。而且,由于定位用零件仅使用定位件即可,从而可以减少零件数量。可以确保第1基板与功率半导体元件的绝缘距离,使装置小型化。并且,由于可以防止来自散热器的辐射热,从而可以缩短第1基板与散热器之间的距离,使装置小型化。
(2)根据上述(3)~(4)所述的发明,可以通过简单的构成将多块基板配置在散热器上。
附图说明
【图1】表示本发明的电动机控制装置的立体图。
【图2】表示图1中的电动机控制装置的分解立体图。
【图3】表示图1中的定位件,(a)是平面图,(b)是正面图。
【图4】表示现有技术中的电动机控制装置的立体图。
【图5】图4中电动机控制装置的分解立体图。
符号说明
1 散热器
1a 散热片
lb 定位孔
1c 螺钉孔
2 定位件
2a 定位突起
2b 周缘部
2c 第1凸台
2d 第2凸台
2e 配合部(孔)
2f 突起
3 功率半导体元件
4 第1基板
4a 螺钉通孔
4b 缺口
4c 支撑座
5 第2基板
5a 螺钉通孔
6 第1基板固定用螺钉
7 第2基板固定用螺钉
8 功率半导体元件固定用螺钉
11 散热器
12c 凸台
12d 柱状螺栓
13 功率半导体元件
14 第1基板
14a 螺钉通孔
14c 基板安装座
14d 螺钉拧紧用孔
15 第2基板
16 第1基板固定用螺钉
17 第2基板固定用螺钉
18 功率半导体元件固定用螺钉
具体实施方式
以下参照图说明本发明的实施例。
【实施例】
图1为表示本发明的电动机控制装置立体图。图2为图1中电动机控制装置的分解立体图。图3表示图1中的定位件,(a)是平面图,(b)是正面图。
在图1至图3中,1表示散热器,2表示由如热传导率差的树脂所构成的一体化定位件,3表示IGBT等功率半导体元件,多个端子从其侧部横向突出,且在中途向上弯曲延伸。4表示第1基板,5表示第2基板。
上述散热器1例如为长方体,上表面为平面状,下表面形成有散热片1a。在散热器的上表面,设有多个螺钉孔,其为用于将上述定位件2进行定位的定位孔1b,以及用于将定位件2和功率半导体元件3安装在散热器1上的螺钉孔1c。
上述定位件2是配置在上述散热器1上表面的零件,由与上述散热器1同样大小或较小的如长方体所构成(在本实施例中比散热器1小)。在上述定位件2的下表面,在对应于上述散热器1的定位孔1b的位置上设有定位 突起2a。而且,在其上表面周缘部2b的对角线或几乎呈对角线的两点上,设有第1凸台2c,该第1凸台2c与周缘部2b的上表面具有相同高度的平面。在另外的对角线或几乎呈对角线的两点上,设有第2凸台2d,该第2凸台2d具有高于周缘部2b上表面的平面。上述第1凸台2c用于通过螺钉6拧紧固定第1基板4,第2凸台2d用于通过螺钉7拧紧固定第2基板5。另外,在上述定位件2内设有用于定位各功率半导体元件3的配合部2e。上述配合部2e例如由形成在定位件2上的孔或缺口所构成(实施例中为孔)。
上述功率半导体元件3***由孔构成的配合部2e中进行定位安装,上述孔的周壁高度比周缘部2b低,以使周壁可以***从上述功率半导体元件3的侧部突出的端子的下方。由此,上述孔的周壁将隔断功率半导体元件3的端子与散热器1之间的空间,从而提高功率半导体元件3的端子与散热器1的绝缘性。
另外,与功率半导体元件3的没有端子侧相对的上述定位件2的配合部2e的周壁与功率半导体元件3的侧部分离,功率半导体元件3与周壁之间形成一个空间,同时,从上述配合部2e的周壁朝向该空间形成至少一个(本实施例中为两个)突起2f。上述突起2f用于功率半导体元件3的定位,其位置形成在用螺钉8拧紧固定功率半导体元件3时,能够防止拧紧时功率半导体元件3转动错位的位置。也就是说,设置在可以防止由于螺钉8拧紧时的力矩而使功率半导体元件3转动的位置上。具体地说,当按顺时针方向拧紧螺钉8时,功率半导体元件3也将与螺钉8一起被带动转动,该位置即是此时功率半导体元件3的侧部将较强地接触到的配合部周壁的部分。由于该部分设有突起2f,所以可以阻止功率半导体元件的转动,不会产生错位。
上述第1基板4在对应于上述第1凸台2c的位置上形成有螺钉通孔4a,上述第1基板4配置在上述定位件2的周缘部2b与第1凸台2c上,通过螺钉6固定在上述第1凸台2c上。上述第1基板4的高度方向的定位通过上述第1凸台2c来实现。
在上述第1基板4的上方,隔着间隔配置有第2基板5,由于用于配置 第2基板5的第2凸台2d形成在上述定位件2上,因此,为了避免妨碍上述第2凸台2d,第1基板4上设有缺口4b。
另外,在第1基板4的上表面,设有用于支撑第2基板5的支撑座4c。
上述第2基板5在对应于上述第2凸台2d的位置上以及对应于支撑座4c的位置上形成有螺钉通孔5a,上述第2基板5配置在第2凸台2d以及支撑座4c上,通过螺钉7固定在上述第2凸台2d以及支撑座4c上。
上述第2基板5的高度方向的定位通过上述第2凸台2d以及支撑座4c来实现。
在如此构成下,功率半导体元件3定位、安装于第1基板4的步骤如下所示。
首先,在散热器1的上表面配置定位件2,此时,将定位件2下表面形成的定位突起2a***散热器的定位孔lb内进行定位。在此状态下,将各功率半导体元件3分别***相应的配合部2e,使螺钉8穿过功率半导体元件3后拧入散热器1的螺钉孔1c内,将功率半导体元件3固定在散热器1上。
其次,将缺口4b与定位件2的第2凸台2d配合对正,将第1基板4配置在第1凸台2c的上表面以及周缘部2b的上表面。此时,由于各功率半导体元件3的端子与第1基板4的孔位置相互吻合,所以功率半导体元件3的端子可以顺利***第1基板4的孔内。
将第1基板4配置在第1凸台2c的上表面以及周缘部2b的上表面后,使螺钉6穿过第1基板4的螺钉通孔4a与第1凸台2c的螺钉通孔,并螺合于散热器1的螺钉孔1c内,将第1基板4通过定位件2固定在散热器1上。在此状态下,将功率半导体元件3的端子焊接在第1基板4上。
另外,在第1基板4固定于散热器1上之后,将第2基板5配置在第2凸台2d的上表面以及设于第1基板4上的支撑座4c的上表面,使螺钉7穿过第2基板5的螺钉通孔5a和第2凸台2d的螺钉通孔后,螺合于散热器1的螺钉孔1c内。同时,使其它的螺钉7穿过第2基板5的螺钉通孔5a后,螺合于支撑座4c的螺钉孔内,将第2基板5通过定位件2固定在散 热器1上。此时,由于螺钉7被树脂制的第2凸台2d所覆盖,所以可以确保与第1基板4的绝缘距离。
在本发明中,基板也可以只是一块,虽然未图示说明,还可以在第2凸台2d上配置的第2基板5上形成凸台贯穿部,使形成在定位件2上的第3凸台穿过上述凸台贯穿部,将第3块基板即第3基板配置在上述第3凸台上。
对于本发明中的电动机控制装置,由于在散热器与基板之间夹有配合定位功率半导体元件的定位件,其具有以下作用与效果。
(1)仅将功率半导体元件3***定位件的配合部,即可简单地进行功率半导体元件相对于第1基板的定位。由此,可以免除以前非常繁琐的功率半导体元件的端子与第1基板的对正作业。同时,定位零件只需要定位件即可,所以可以削减零件数量。
(2)因为定位件由绝缘材料构成,所以即使第1基板与功率半导体元件的间隔不大,也可以通过定位件充分确保绝缘距离。因此可以使装置小型化。
(3)由于定位件是采用热传导率差的树脂制造的,因此可通过散热器与基板之间夹有定位件,防止来自散热器的辐射热。因此可以缩短基板与散热器的距离,使装置小型化,同时通过简单的结构将多块基板配置在散热器上。
本发明可以应用于电动机控制装置的制造、供给领域,尤其适用于变频器装置或伺服放大器等电动机控制装置,可以免除功率半导体元件与基板的对正作业,提高组装效率。
Claims (4)
1.一种电动机控制装置,其为将设置在散热器和第1基板之间的功率半导体元件,使用穿过该功率半导体元件的螺钉,通过拧紧螺钉紧密贴合固定在散热器的平面上,并且,将上述功率半导体元件安装在上述第1基板上所构成的电动机控制装置,其特征在于:
多个端子从上述功率半导体元件侧部横向突出,且在中途向上弯曲延伸,
在上述散热器与上述第1基板之间夹着由热传导率差的树脂或具有隔热性的树脂构成的定位件,
在上述定位件的内部,设有由配合上述功率半导体元件的孔构成的配合部,
上述定位件的孔,当配合上述功率半导体元件时,在上述功率半导体元件的没有端子的侧部和与该没有端子的侧部对应的孔的侧壁之间,形成有空间,
在上述功率半导体元件的具有端子的侧部,将与该具有端子的侧部对应的孔的侧壁***上述功率半导体元件的端子的下方,使上述散热器和上述功率半导体元件的端子之间绝缘隔断,并且,
在与上述功率半导体元件的没有端子的侧部对应的上述孔的侧壁上,向上述空间突出,形成与上述功率半导体元件接触的突起,
上述突起设置在防止当将上述功率半导体元件使用上述螺钉通过拧紧螺钉紧密贴合固定在上述散热器的平面上时由于拧紧时的力矩而使上述功率半导体元件转动的部分,
上述第1基板配置在上述定位件的侧壁处,且在上述定位件的侧壁的上部形成多个凸台,在第1基板上形成贯穿上述凸台的缺口,并至少将第2基板配置在上述凸台上。
2.如权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于:上述突起的高度与功率半导体元件的高度基本一致。
3.如权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于:在上述第2基板上形成用于将第3基板配置在第3基板用的凸台上的凸台贯穿部,同时使第3基板用的凸台穿过上述凸台贯穿部,将第3基板配置在第3基板用的凸台上。
4.如权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于:上述凸台贯穿部是形成在第2基板上的缺口或孔。
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