JP2015103750A - 切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ駆動装置に設置されたヒートシンクの端部を、水平面に対して傾斜させることによって、モータ駆動装置内に浸入した切削液ミストなどがヒートシンクに付着して水滴になった際に、水滴の滴下位置をコントロールして、水滴が電子部品へ付着するのを低減させることが可能な切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置を提供すること。【解決手段】プリント基板７に実装されたパワー素子６を冷却するためのヒートシンク１２の端部が、水平面に対して傾斜している。これにより、ファンモータ４により掻き集められてヒートシンク１２に付着した切削液などの水滴が、ヒートシンク１２より地面側（下方）に実装された電子部品８，９，１０，１１に滴下しないように、筺体部品１の筐体側面へ滴下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、パワー素子を冷却するヒートシンクを備えたモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置は、パワー素子などの電子部品を冷却するために、複数のフィンで構成されたヒートシンクとファンモータなどの送風機を備えていることが多い（特許文献１参照）。図５は従来技術のモータ駆動装置の外観斜視図である。図６は従来技術のモータ駆動装置の内部の概略構成図である。モータ駆動装置は、筺体部品１、筺体部品２、および筺体部品３で構成される筺体を備えている。

モータ駆動装置は、工作機械などの強電盤に実装された状態で、工場などに設置される。モータ駆動装置が実装された強電盤の周りの工場内の環境には、切削液ミストや塵や埃などが浮遊していることがある。強電盤の密閉度が不十分であった場合、切削液ミストなどを含んだ外気が、強電盤内に浸入し、さらに、モータ駆動装置の内部に浸入して、電子部品に付着して不具合を発生させることがある。特に、モータ駆動装置の電子部品を冷却するためにファンモータを設置した際に、不具合が発生し易くなる。
例えば、ヒートシンクなどの冷却風が集中的に流れる箇所には、多くの切削液ミストなどが付着して、水滴になることがある。その水滴が、ヒートシンクから付近の電子部品に集中的に滴下して、不具合が発生するケースもある。

特開２００５−３２１２８７号公報

従来、その水滴の滴下対策として、水滴が付着し易いヒートシンクなどから、電子部品を遠ざけて配置することで水滴の滴下による不具合を防ぐ方法がある。しかし、電子部品の配置が限定されてしまい、設計時の電子部品の配置の検討が難しくなったり、プリント基板のサイズが大きくなり、モータ駆動装置のサイズが大きくなってしまう問題が生じることがある。また、電子部品をヒートシンクから遠ざけて配置すると、必要以上にパターンが長くなってノイズの影響を受け易くなり、不具合が発生する可能性もある。

そこで本発明は、上記従来技術の課題を解決するために、モータ駆動装置に設置されたヒートシンクの端部を、水平面に対して傾斜させることによって、モータ駆動装置内に浸入した切削液ミストなどがヒートシンクに付着して水滴になった際に、水滴の滴下位置をコントロールして、水滴が電子部品へ付着するのを低減させることが可能な切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置を提供することを目的とするものである。

本願の請求項１に係る発明は、ヒートシンクと少なくとも一つの電子部品を筺体内に有するモータ駆動装置であって、前記ヒートシンクは、前記ヒートシンクの前記少なくとも一つの電子部品と対向する側の端部が、水平面に対して傾斜していることを特徴とする切削液滴下対策用ヒートシンクをモータ駆動装置である。
請求項２に係る発明は、前記ヒートシンクの前記取り付け面と反対側の端部が前記筐体と近接または接触していることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置である。
請求項３に係る発明は、前記筐体の一部と強電盤が接触していることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置である。

本発明により、モータ駆動装置に設置されたヒートシンクの端部を、水平面に対して傾斜させることによって、モータ駆動装置内に浸入した切削液ミストなどがヒートシンクに付着して水滴になった際に、水滴の滴下位置をコントロールして、水滴が電子部品へ付着するのを低減させることが可能な切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置を提供できる。

本発明の実施形態１による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 本発明の実施形態２による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 本発明の実施形態３による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 モータ駆動装置が実装される強電盤の概略斜視図と概略側面図である。 従来技術のモータ駆動装置の外観斜視図である。 従来技術のモータ駆動装置の内部の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成については同じ符号を用いて説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。モータ駆動装置１７は、筺体部品１、筺体部品２、および筺体部品３を含んで構成される筺体を備えている。モータ駆動装置１７には、ファンモータ４が筺体部品３に取り付けられている。ファンモータ４の近傍にはヒートシンク１２が筺体内に取り付けられている。筺体部品１に沿ってプリント基板７が設けられている。プリント基板７にはパワー素子６が取り付けられている。また、プリント基板７には、パワー素子６を冷却するためのヒートシンク１２が固定されている。そして、電子部品８，９，１０，１１が筺体内の下部に配設されている。

実施形態１では、プリント基板７に実装されたパワー素子６を冷却するためのヒートシンク１２の端部が、パワー素子６との取り付け面の垂直方向に対して傾斜している。つまり、モータ駆動装置１７を強電盤１６内に設置したときに、ヒートシンク１２の鉛直方向の下側の端部が水平面に対して傾斜する。

モータ駆動装置１７が強電盤１６内に設置された状態において、モータ駆動装置１７内に設置されたヒートシンク１２の端部が水平面に対して傾斜していることで、ファンモータ４により掻き集められてヒートシンク１２に付着した切削液などの水滴が、ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１に滴下しないように、モータ駆動装置１７の筺体部品２の筐体側面へ滴下させることができる。

ヒートシンク１２から水滴が鉛直下方に滴下する位置について説明する。モータ駆動装置１７は強電盤１６内に、ヒートシンク１２に対して電子部品８，９，１０，１１が鉛直方向下側に位置する状態で取り付けられる。この状態をモータ駆動装置１７の正常な使用状態という。モータ駆動装置１７の正常な使用状態の姿勢において、モータ駆動装置１７の筺体内に取り付けられたヒートシンク１２の地面に対峙するヒートシンク１２の端部（鉛直方向の下側の端部）が、水平面に対して傾斜している。そして、ヒートシンク１２の水平面に対して傾斜した端部の鉛直方向の最下端部から鉛直方向下向きに仮想線を延長したときに、該仮想線が切削液などに対して耐性のない電子部品８，９，１０，１１の全てと交差しない。これによって、ヒートシンク１２の前記鉛直方向の最下端部（実際には最下端部およびその近傍を含む領域）から滴下した切削液が、電子部品８，９，１０，１１上に落下するのを防止できる。なお、切削液などに対する耐性のない部品とは、チップ抵抗やICなど活電部が露出していて、切削液などによりショートや断線などの不具合が発生し易い部品が考えられる。

ヒートシンク１２と筐体部品１の筺体側面を近接もしくは接触させることで、水滴がヒートシンク１２から筐体側面へ流れ、ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１とモータ駆動装置１７よりも地面側に実装された他の機器への付着を低減させることができる。

ここで、上記地面側を補足して説明する。「ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１」の地面側の意味は、ヒートシンク１２を備えたモータ駆動装置１７を強電盤１６内に正常な姿勢で設置したときに、ヒートシンク１２の位置に対して鉛直方向下方側に電子部品８，９，１０，１１が位置することを意味する。他の実施形態においても同様である。

ヒートシンク１２の種類は、押出し品や、放熱面積を稼ぐために、受熱材に薄いフィンをかしめた形態のかしめ品、または、受熱材に薄いフィンをロウ付けや半田付けで接合した接合品などが考えられるが、これらに限定されるものではない。また、ヒートシンク１２の材質には、アルミニウムやアルミニウム合金、あるいは、銅や銅合金の熱伝導率の高い金属の使用が考えられるが、これらに限定されるものではない。

（実施形態２）
図２は、実施形態２のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。実施形態２では、プリント基板７に実装された複数のパワー素子６，１３を冷却するために複数のヒートシンク１２，１４が実装され、各ヒートシンク１２，１４の端部がパワー素子６，１３との取り付け面の垂直方向に対して傾斜している。これによって、モータ駆動装置１７を強電盤１６に正常な姿勢で設置した状態で、実施形態１と同様に、各ヒートシンク１２，１４の鉛直方向の下側の端部が水平面に対して傾斜する。なお、上側のヒートシンク１２の下端部は水平面に対して水平で、かつ、ヒートシンク１２とヒートシンク１４が近接または接触するような構造でもよい。

複数のヒートシンク１２，１４を上下に並べて実装した場合に、上側のヒートシンク１２から流れ落ちた水滴が、下側のヒートシンク１４に流れ、下側のヒートシンク１４から滴下し、地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１への付着を低減させることができる。また、ヒートシンク１２，１４と筐体部品１の筺体側面を近接もしくは接触させることで、水滴がヒートシンク１２，１４から筐体部品１の筺体側面へ流れ、ヒートシンク１２，１４より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１への付着を低減させることができる。

（実施形態３）
図３は、実施形態３のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。実施形態３では、プリント基板７に実装されたパワー素子６を冷却するためのヒートシンク１５の端部が、水平面に対して、２方向に傾斜し、傾斜の頂点が端辺の途中に位置する。
ヒートシンク１５の端部の傾斜の頂点を、地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１の位置とずらすことによって、ヒートシンク１５から滴下する水滴の電子部品８，９，１０，１１へ付着を低減させることができる。このようにヒートシンク１５の傾斜の頂点は、自由にきめることができる。

（実施形態４）
図４は、モータ駆動装置の筐体の一部と強電盤が接触している実施形態を説明する図である。実施形態４では、モータ駆動装置１７の筐体部品２の一部と強電盤１６が接触していることによって、ヒートシンク１２から流れ出した水滴が、モータ駆動装置１７の筐体部品１を伝わって筐体部品２へ、筐体部品２を伝わって強電盤１６へ流れ、強電盤１６を伝わって下まで流れ落ちることで、モータ駆動装置１７の地面側に実装された電子機器１８への水滴の付着を低減させることができる。

１ 筐体部品
２ 筐体部品
３ 筐体部品
４ ファンモータ
５ ヒートシンク
６ パワー素子
７ プリント基板
８ 電子部品
９ 電子部品
１０ 電子部品
１１ 電子部品
１２ ヒートシンク
１３ パワー素子
１４ ヒートシンク
１５ ヒートシンク
１６ 強電盤
１７ モータ駆動装置
１８ 電子機器

本発明は、パワー素子を冷却するヒートシンクを備えたモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置は、パワー素子などの電子部品を冷却するために、複数のフィンで構成されたヒートシンクとファンモータなどの送風機を備えていることが多い（特許文献１参照）。図５は従来技術のモータ駆動装置の外観斜視図である。図６は従来技術のモータ駆動装置の内部の概略構成図である。モータ駆動装置は、筺体部品１、筺体部品２、および筺体部品３で構成される筺体を備えている。

モータ駆動装置は、工作機械などの強電盤に実装された状態で、工場などに設置される。モータ駆動装置が実装された強電盤の周りの工場内の環境には、切削液ミストや塵や埃などが浮遊していることがある。強電盤の密閉度が不十分であった場合、切削液ミストなどを含んだ外気が、強電盤内に浸入し、さらに、モータ駆動装置の内部に浸入して、電子部品に付着して不具合を発生させることがある。特に、モータ駆動装置の電子部品を冷却するためにファンモータを設置した際に、不具合が発生し易くなる。
例えば、ヒートシンクなどの冷却風が集中的に流れる箇所には、多くの切削液ミストなどが付着して、水滴になることがある。その水滴が、ヒートシンクから付近の電子部品に集中的に滴下して、不具合が発生するケースもある。

特開２００５−３２１２８７号公報

従来、その水滴の滴下対策として、水滴が付着し易いヒートシンクなどから、電子部品を遠ざけて配置することで水滴の滴下による不具合を防ぐ方法がある。しかし、電子部品の配置が限定されてしまい、設計時の電子部品の配置の検討が難しくなったり、プリント基板のサイズが大きくなり、モータ駆動装置のサイズが大きくなってしまう問題が生じることがある。また、電子部品をヒートシンクから遠ざけて配置すると、必要以上にパターンが長くなってノイズの影響を受け易くなり、不具合が発生する可能性もある。

そこで本発明は、上記従来技術の課題を解決するために、モータ駆動装置に設置されたヒートシンクの端部を、水平面に対して傾斜させることによって、モータ駆動装置内に浸入した切削液ミストなどがヒートシンクに付着して水滴になった際に、水滴の滴下位置をコントロールして、水滴が電子部品へ付着するのを低減させることが可能な切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置を提供することを目的とするものである。

本願の請求項１に係る発明は、ヒートシンクと前記ヒートシンクにより冷却される少なくとも一つの電子部品を筺体内に有するモータ駆動装置であって、前記ヒートシンクは、前記ヒートシンクの他の少なくとも一つの電子部品と対向する側の端部が、水平面に対して傾斜していることを特徴とする切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置である。
請求項２に係る発明は、前記ヒートシンクの、前記少なくとも一つの電子部品との取り付け面と反対側の端部が、前記筐体と近接または接触していることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置である。
請求項３に係る発明は、前記筐体の一部と強電盤が接触していることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置である。

本発明により、モータ駆動装置に設置されたヒートシンクの端部を、水平面に対して傾斜させることによって、モータ駆動装置内に浸入した切削液ミストなどがヒートシンクに付着して水滴になった際に、水滴の滴下位置をコントロールして、水滴が電子部品へ付着するのを低減させることが可能な切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置を提供できる。

本発明の実施形態１による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 本発明の実施形態２による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 本発明の実施形態３による構造を示した概略斜視図と概略正面図である。 モータ駆動装置が実装される強電盤の概略斜視図と概略側面図である。 従来技術のモータ駆動装置の外観斜視図である。 従来技術のモータ駆動装置の内部の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成については同じ符号を用いて説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。モータ駆動装置１７は、筺体部品１、筺体部品２、および筺体部品３を含んで構成される筺体を備えている。モータ駆動装置１７には、ファンモータ４が筺体部品３に取り付けられている。ファンモータ４の近傍にはヒートシンク１２が筺体内に取り付けられている。筺体部品１に沿ってプリント基板７が設けられている。プリント基板７にはパワー素子６が取り付けられている。また、パワー素子６には、パワー素子６自身を冷却するためのヒートシンク１２が固定されている。そして、電子部品８，９，１０，１１が筺体内の下部に配設されている。

実施形態１では、プリント基板７に実装されたパワー素子６を冷却するためのヒートシンク１２の端部が、パワー素子６の取り付け面の垂直方向に対して傾斜している。つまり、モータ駆動装置１７を強電盤１６（図示せず）内に設置したときに、ヒートシンク１２の鉛直方向の下側の端部が水平面に対して傾斜する。

モータ駆動装置１７が強電盤１６内に設置された状態において、モータ駆動装置１７内に設置されたヒートシンク１２の端部が水平面に対して傾斜していることで、ファンモータ４により掻き集められてヒートシンク１２に付着した切削液などの水滴が、ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１に滴下しないように、モータ駆動装置１７の筺体部品１の筐体側面へ滴下させることができる。

ヒートシンク１２から水滴が鉛直下方に滴下する位置について説明する。モータ駆動装置１７は強電盤１６内に、ヒートシンク１２に対して電子部品８，９，１０，１１が鉛直方向下側に位置する状態で取り付けられる。この状態をモータ駆動装置１７の正常な使用状態という。モータ駆動装置１７の正常な使用状態の姿勢において、モータ駆動装置１７の筺体内に取り付けられたヒートシンク１２の地面に対峙するヒートシンク１２の端部（鉛直方向の下側の端部）が、水平面に対して傾斜している。そして、ヒートシンク１２の水平面に対して傾斜した端部の鉛直方向の最下端部から鉛直方向下向きに仮想線を延長したときに、該仮想線が切削液などに対して耐性のない電子部品８，９，１０，１１の全てと交差しない。これによって、ヒートシンク１２の前記鉛直方向の最下端部（実際には最下端部およびその近傍を含む領域）から滴下した切削液が、電子部品８，９，１０，１１上に落下するのを防止できる。なお、切削液などに対する耐性のない部品とは、チップ抵抗やICなど活電部が露出していて、切削液などによりショートや断線などの不具合が発生し易い部品が考えられる。

ヒートシンク１２と筐体部品１の筺体側面を近接もしくは接触させることで、水滴がヒートシンク１２から筐体側面へ流れ、ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１とモータ駆動装置１７よりも地面側に実装された他の機器への付着を低減させることができる。

ここで、上記地面側を補足して説明する。「ヒートシンク１２より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１」の地面側の意味は、ヒートシンク１２を備えたモータ駆動装置１７を強電盤１６内に正常な姿勢で設置したときに、ヒートシンク１２の位置に対して鉛直方向下方側に電子部品８，９，１０，１１が位置することを意味する。他の実施形態においても同様である。

ヒートシンク１２の種類は、押出し品や、放熱面積を稼ぐために、受熱材に薄いフィンをかしめた形態のかしめ品、または、受熱材に薄いフィンをロウ付けや半田付けで接合した接合品などが考えられるが、これらに限定されるものではない。また、ヒートシンク１２の材質には、アルミニウムやアルミニウム合金、あるいは、銅や銅合金の熱伝導率の高い金属の使用が考えられるが、これらに限定されるものではない。

（実施形態２）
図２は、実施形態２のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。実施形態２では、プリント基板７に実装された複数のパワー素子６，１３を冷却するために複数のヒートシンク１２，１４がパワー素子に実装され、各ヒートシンク１２，１４の端部がパワー素子６，１３の取り付け面の垂直方向に対して傾斜している。これによって、モータ駆動装置１７を強電盤１６に正常な姿勢で設置した状態で、実施形態１と同様に、各ヒートシンク１２，１４の鉛直方向の下側の端部が水平面に対して傾斜する。なお、上側のヒートシンク１２の下端部は水平面に対して水平で、かつ、ヒートシンク１２とヒートシンク１４が近接または接触するような構造でもよい。

複数のヒートシンク１２，１４を上下に並べてパワー素子６，１３を介してプリント基板７に実装した場合に、上側のヒートシンク１２から流れ落ちた水滴が、下側のヒートシンク１４に流れ、下側のヒートシンク１４から滴下し、地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１への付着を低減させることができる。また、ヒートシンク１２，１４と筐体部品１の筺体側面を近接もしくは接触させることで、水滴がヒートシンク１２，１４から筐体部品１の筺体側面へ流れ、ヒートシンク１２，１４より地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１への付着を低減させることができる。

（実施形態３）
図３は、実施形態３のモータ駆動装置１７の内部構造を示す図である。実施形態３では、プリント基板７に実装されたパワー素子６を冷却するためのヒートシンク１５の端部が、水平面に対して、２方向に傾斜し、傾斜の頂点が端辺の途中に位置する。
ヒートシンク１５の端部の傾斜の頂点を、地面側に実装された電子部品８，９，１０，１１の位置とずらすことによって、ヒートシンク１５から滴下する水滴の電子部品８，９，１０，１１へ付着を低減させることができる。このようにヒートシンク１５の傾斜の頂点は、自由にきめることができる。

（実施形態４）
図４は、モータ駆動装置の筐体の一部と強電盤が接触している実施形態を説明する図である。実施形態４では、モータ駆動装置１７の筐体部品２の一部と強電盤１６が接触していることによって、ヒートシンク１２から流れ出した水滴が、モータ駆動装置１７の筐体部品１（図示せず）を伝わって筐体部品２へ、筐体部品２を伝わって強電盤１６へ流れ、強電盤１６を伝わって下まで流れ落ちることで、モータ駆動装置１７の地面側に実装された電子機器１８への水滴の付着を低減させることができる。

１ 筐体部品
２ 筐体部品
３ 筐体部品
４ ファンモータ
５ ヒートシンク
６ パワー素子
７ プリント基板
８ 電子部品
９ 電子部品
１０ 電子部品
１１ 電子部品
１２ ヒートシンク
１３ パワー素子
１４ ヒートシンク
１５ ヒートシンク
１６ 強電盤
１７ モータ駆動装置
１８ 電子機器

Claims (3)

1. ヒートシンクと少なくとも一つの電子部品を筺体内に有するモータ駆動装置であって、
   前記ヒートシンクは、
   前記ヒートシンクの前記少なくとも一つの電子部品と対向する側の端部が、水平面に対して傾斜していることを特徴とする切削液滴下対策用ヒートシンクを備えたモータ駆動装置。
2. 前記ヒートシンクの前記取り付け面と反対側の端部が前記筐体と近接または接触していることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記筐体の一部と強電盤が接触していることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。

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