JP2021048300A - サーボドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を良好に保ちつつ、その小型化が図られたサーボドライバを提供する。【解決手段】サーボドライバ１は、第１ないし第３発熱部品３０，４０，５０と、ヒートシンク２０と、筐体１０とを備える。ヒートシンク２０は、第１板状部２１と、第１板状部２１の一端部から立設された第２板状部２２と、第１板状部２１の他端部から立設された第３板状部２３とを有し、ヒートシンク２０の内側には、内部空間が設けられる。第１発熱部品３０は、第１板状部２１に熱接触するように組付けられ、第２発熱部品４０は、第２板状部２２に熱接触するように組付けられ、第３発熱部品５０は、第３板状部２３に熱接触するように組付けられる。第１ないし第３板状部２１，２２，２３のうちの少なくともいずれかには、上記内部空間に向けて突出するように放熱フィンが設けられる。【選択図】図３

Description

本開示は、サーボモータの動作を制御するためのサーボドライバに関する。

サーボドライバは、上位コントローラからの指令に追従してサーボモータの動作を制御するものであり、より特定的には、サーボモータの出力トルクや回転速度、位置等を制御するものである。サーボドライバは、適切なタイミングで適切な大きさの電力をサーボモータに供給するために、コンバータ回路、平滑回路、インバータ回路、制御回路、回生抵抗器等を備えたインバータを具備しており、これにより任意の周波数に調整された交流電力をサーボモータに供給する。

ここで、インバータのうち、インバータ回路を構成するパワーモジュールと、コンバータ回路を構成するダイオードモジュールと、回生抵抗器とは、通電によって特に大きく発熱する発熱部品であり、それらの放熱を適切に行なうことが必要不可欠となる。そのため、通常は、これらパワーモジュール、ダイオードモジュールおよび回生抵抗器にて発生する熱を効率的に放熱するために、サーボドライバには、ヒートシンクが設置される。

一般に、サーボドライバにおいては、ヒートシンクの一面に、パッケージ部品からなるパワーモジュールおよびダイオードモジュールが互いに並ぶように組付けられるとともに、ヒートシンクの上記一面に隣接する部分である周囲部（たとえばフィン部等）に、パッケージ部品からなる回生抵抗器が配置される場合が多い。当該構成を採用することにより、パワーモジュール、ダイオードモジュールおよび回生抵抗器にて発生する熱がヒートシンクを介して外部に適切に放熱されることになる。

なお、このような構成が開示された文献としては、たとえば特開２０１２−１３８４８５号公報（特許文献１）や特開２０１９ー１２７７２号公報（特許文献２）がある。ここで、上記特許文献１に開示のサーボドライバは、筐体の壁部の一部をヒートシンクとして利用したものであり、上記特許文献２に開示のサーボドライバは、筐体の内部にヒートシンクが設置されてなるものである。

特開２０１２−１３８４８５号公報 特開２０１９ー１２７７２号公報

しかしながら、上述した従来公知の構成を採用した場合には、いずれも、パワーモジュール、ダイオードモジュール、回生抵抗器およびヒートシンクからなる構造体の占有体積が大きくなってしまい、サーボドライバの小型化を図る上で大きな障害となってしまう。すなわち、従来公知の構成は、占有体積と放熱効率との観点から見た場合に未だ改善の余地があるものであり、その改善が強く求められているところである。

したがって、本開示は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、放熱効率を良好に保ちつつ、従来に比してその小型化が図られたサーボドライバを提供することを目的とする。

本開示のある態様に従ったサーボドライバは、サーボモータの動作を制御するためのものであって、第１発熱部品、第２発熱部品および第３発熱部品と、ヒートシンクと、筐体とを備えている。上記第１発熱部品、上記第２発熱部品および上記第３発熱部品の各々は、通電することによって発熱する。上記ヒートシンクは、上記第１発熱部品、上記第２発熱部品および上記第３発熱部品にて発生した熱を放熱するためのものである。上記筐体には、上記ヒートシンク、上記第１発熱部品、上記第２発熱部品および上記第３発熱部品が収容されている。上記ヒートシンクは、第１板状部、第２板状部および第３板状部を含んでいる。上記第１板状部の厚み方向である第１方向と直交する第２方向における上記第１板状部の一端部から上記第２板状部が立設されるとともに、上記第２方向における上記第１板状部の他端部から上記第３板状部が立設されることにより、上記ヒートシンクの内側には、少なくとも上記第１板状部、上記第２板状部および上記第３板状部によって規定されるとともに、上記第１方向および上記第２方向の双方に直交する第３方向における両端が開放されてなる内部空間が設けられている。上記第１発熱部品は、上記第１板状部のうちの上記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第１主面に熱接触するように、上記第１板状部に組付けられている。上記第２発熱部品は、上記第２板状部のうちの上記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第２主面に熱接触するように、上記第２板状部に組付けられている。上記第３発熱部品は、上記第３板状部のうちの上記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第３主面に熱接触するように、上記第３板状部に組付けられている。上記第１板状部、上記第２板状部および上記第３板状部のうちの少なくともいずれかには、上記内部空間に向けて突出するように、放熱フィンが設けられている。

このように構成することにより、ヒートシンクに設けた第１主面、第２主面および第３主面の三面において第１発熱部品、第２発熱部品および第３発熱部品をそれぞれヒートシンクに組付けることが可能になるとともに、これら第１主面、第２主面および第３主面の各々を規定する第１板状部、第２板状部および第３板状部の内側に放熱フィンを配置するためのスペースである内部空間を形成することが可能になる。そのため、第１発熱部品、第２発熱部品、第３発熱部品およびヒートシンクからなる構造体の占有体積を小さく構成することが可能になる。したがって、放熱効率を良好に保ちつつ、従来に比してその小型化が図られたサーボドライバとすることができる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記放熱フィンが、上記第１板状部に設けられた第１放熱フィンを含んでいてもよく、その場合には、上記第１発熱部品の発熱量が、上記第２発熱部品および上記第３発熱部品の各々の発熱量よりも大きくてもよい。

このように、最も発熱量が大きい第１発熱部品が組付けられた第１板状部に放熱フィンを設けることにより、当該第１発熱部品にて発生する熱をより効率的に放熱することが可能になる。ここで、第１板状部は、第２板状部および第３板状部の双方に直接的に接続されているため、第１発熱部品にて発生した熱の一部は、第１板状部を介して第２板状部および第３板状部にも伝熱することになる。したがって、第２板状部および第３板状部のいずれかに最も発熱量が大きい第１発熱部品を組付ける場合よりも、より効率的に放熱を行なうことができる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記放熱フィンが、上記第２板状部に設けられた第２放熱フィンおよび上記第３板状部に設けられた第３放熱フィンを含んでいてもよく、その場合には、上記第１放熱フィンの表面積が、上記第２放熱フィンおよび上記第３放熱フィンの各々の表面積よりも大きくてもよい。

このように、最も発熱量が大きい第１発熱部品が組付けられた第１板状部に設けられた放熱フィンの表面積を相対的に大きくし、比較的発熱量が小さい第２発熱部品および第３発熱部品が組付けられた第２板状部および第３板状部に設けられた放熱フィンの表面積を相対的に小さくすることにより、より効率的に放熱を行なうことができる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記第２板状部および上記第３板状部が、いずれも上記第１板状部と直交するように位置していてもよい。

このように構成することにより、第１発熱部品、第２発熱部品、第３発熱部品およびヒートシンクからなる構造体の占有体積を確実に小さく構成することができ、また、ヒートシンク自体の剛性を高めることもできる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記放熱フィンが、上記第３方向に沿って延在する複数のフィン部を有していてもよい。

このように構成することにより、第３方向における両端が開放されてなる内部空間に、当該第３方向に沿って延びる複数の空気の流路を形成することが可能になるため、ヒートシンクの表面積を増加させつつも当該内部空間におけるスムーズな空気の流動が実現できることになり、効率的な放熱が行なえることになる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記内部空間が、上記第３方向における一端部側に、上記放熱フィンが設けられていない収容空間を有していてもよく、その場合には、上記収容空間に送風機が設置されていてもよい。

このように構成することにより、送風機によって強制的に空気が内部空間を流動するようになるため、さらなる放熱性能の向上を図ることができる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記第３方向が上記筐体の上下方向に合致するように、上記ヒートシンクが、上記筐体に組付けられていてもよい。

このように構成することにより、ヒートシンクからの熱を受け取ることで暖められた空気が上昇気流となって内部空間を流動することになるため、内部空間に対して鉛直下方側から空気が効率的に流入し、かつ、内部空間から鉛直上方側に向けて空気が効率的に流出することになり、効率的な放熱が行なえることになる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記第３方向において上記内部空間に面する部分の上記筐体に、上記筐体の外部に通じる通気口が設けられていてもよい。

このように構成することにより、第３方向に沿った空気の流れが筐体によって遮られてしまうことが未然に防止できることになり、効率的な放熱が行なえることになる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記内部空間から見て上記第１板状部が位置する側とは反対側に位置する部分の上記筐体によって上記内部空間が閉鎖されるように、上記ヒートシンクが、上記筐体に組付けられていてもよい。

このように構成することにより、第１板状部、第２板状部および第３板状部が並ぶヒートシンクの周方向において内部空間を閉鎖することが可能になるため、内部空間を流動する空気に乱れを生じさせることなくこれを整流することが可能になり、効率的な放熱が行なえることになる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記ヒートシンクのうちの少なくとも上記第１板状部、上記第２板状部および上記第３板状部が、押し出し成形にて形成された単一の部材にて構成されていてもよい。

このように構成することにより、ヒートシンクを容易にかつ低コストに製造することが可能になり、サーボドライバの製造コストの削減が図れることになる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記第１発熱部品が、インバータ回路を構成するパワーモジュールであってもよく、上記第２発熱部品が、コンバータ回路を構成するダイオードモジュールであってもよく、上記第３発熱部品が、回生抵抗器であってもよい。

このように構成することにより、特に大きく発熱する発熱部品であるパワーモジュール、ダイオードモジュールおよび回生抵抗器にて発生する熱をヒートシンクを用いて効率的に放熱することが可能になるため、良好な放熱性能を有するサーボドライバとすることができる。

本開示の上記ある態様に従ったサーボドライバにあっては、上記第３主面に凹部が設けられるとともに、上記凹部を覆うように上記第３板状部にカバー部材が組付けられていてもよく、その場合には、上記回生抵抗器の抵抗器本体が、上記凹部の底面に当接するように上記凹部に収容されていてもよい。

このように、回生抵抗器の抵抗器本体を直接的にヒートシンクに熱接触させる構成とすることにより、パッケージ部品からなる回生抵抗器をヒートシンクに組付ける構成とした場合に比べ、回生抵抗器のパッケージが介在しない分だけ放熱性能を高めることが可能になり、さらなる効率的な放熱が実現できることになる。

本開示に従えば、放熱効率を良好に保ちつつ、従来に比してその小型化が図られたサーボドライバとすることができる。

実施の形態に係るサーボドライバの斜視図である。 図１に示すサーボドライバを他の方向から見た場合の斜視図である。 図１に示すサーボドライバの筐体の一部ならびに内部構成部品の一部の図示を省略した斜視図である。 図１に示すサーボドライバの筐体の一部ならびに内部構成部品の一部の図示を省略した平面図である。 図１に示すサーボドライバの筐体の一部ならびに内部構成部品の一部の図示を省略した左側面図である。 図３ないし図５に示すヒートシンク、パワーモジュール、ダイオードモジュールおよび回生抵抗器からなる構造体の斜視図である。 図６に示す構造体の平面図である。 図１に示すサーボドライバの主要部の組付構造を示す分解斜視図である。

以下、実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

＜Ａ．サーボドライバの概略的な構成＞
図１は、実施の形態に係るサーボドライバを前側斜め右上方から見た斜視図であり、図２は、当該サーボドライバを後側斜め左下方から見た斜視図である。また、図３ないし図５は、それぞれ図１に示すサーボドライバの筐体の一部ならびに内部構成部品の一部の図示を省略した斜視図、平面図および左側面図である。まず、これら図１ないし図５を参照して、本実施の形態に係るサーボドライバ１の概略的な構成について説明する。

ここで、図３ないし図５において図示を省略した内部構成部品は、主として、後述するパワーモジュール３０およびダイオードモジュール４０等を除く電子部品等であり、図３および図５において図示を省略した筐体の一部は、後述する前壁１０ａ、左側壁１０ｃ、右側壁１０ｄおよび上壁１０ｅ（図１および図２参照）であり、図４において図示を省略した筐体１０の一部は、後述する右側壁１０ｄおよび上壁１０ｅ（図１および図２参照）である。

図１ないし図５に示すように、サーボドライバ１は、略直方体形状の外形を有する電子機器であり、筐体１０と、筐体１０の内部に収容された各種の内部構成部品とによって構成されている。サーボドライバ１は、図示しない上位コントローラからの指令に追従して図示しないサーボモータの動作を制御するものであり、より特定的には、サーボモータの出力トルクや回転速度、位置等を制御するものである。

サーボドライバ１は、コンバータ回路、平滑回路、インバータ回路、制御回路、回生抵抗器等を備えたインバータを具備している。上述した筐体１０の内部に収容された各種の内部構成部品には、インバータを構成するこれらコンバータ回路、平滑回路、インバータ回路、制御回路、回生抵抗器等が含まれる。なお、インバータ回路は、主として後述するパワーモジュール３０によって構成され、コンバータ回路は、主として後述するダイオードモジュール４０によって構成される。

図１および図２に示すように、筐体１０は、前後に位置する前壁１０ａおよび後壁１０ｂと、左右に位置する左側壁１０ｃおよび右側壁１０ｄと、上下に位置する上壁１０ｅおよび下壁１０ｆとを有している。サーボドライバ１は、制御盤等の壁面に壁掛け状態で設置されることが企図されており、そのために筐体１０の後壁１０ｂには、サーボドライバ１を当該壁面に固定するための固定用孔部等が設けられている。

ここで、以下の説明においては、サーボドライバ１の中央部から見て前壁１０ａおよび後壁１０ｂが位置する方向をそれぞれＸ１方向およびＸ２方向と称し、これらＸ１方向およびＸ２方向に合致する方向である前後方向をＸ軸方向とも称する。また、サーボドライバ１の中央部から見て左側壁１０ｃおよび右側壁１０ｄが位置する方向をそれぞれＹ１方向およびＹ２方向と称し、これらＹ１方向およびＹ２方向に合致する方向である左右方向をＹ軸方向とも称する。さらに、サーボドライバ１の中央部から見て上壁１０ｅおよび下壁１０ｆが位置する方向をそれぞれＺ１方向およびＺ２方向と称し、これらＺ１方向およびＺ２方向に合致する方向である上下方向をＺ軸方向とも称する。

なお、後述するヒートシンク２０（図３ないし図５等参照）の第１板状部２１の厚み方向である第１方向は、本実施の形態においてはこれがＹ軸方向に合致しており、第１方向に直交する第２方向は、本実施の形態においてはこれがＸ軸方向に合致しており、第１方向および第２方向の双方に直交する第３方向は、本実施の形態においてはこれがＺ軸方向に合致している。

筐体１０は、上述した前壁１０ａ、後壁１０ｂ、左側壁１０ｃ、右側壁１０ｄ、上壁１０ｅおよび下壁１０ｆからなる箱体にて構成されており、前壁１０ａ、上壁１０ｅおよび下壁１０ｆには、上述した上位コントローラやサーボモータ等に接続するための各種の接続端子が設けられている。また、筐体１０の上壁１０ｅおよび下壁１０ｆには、その全面にわたって多数の通気口１１が設けられており、当該通気口１１を介して筐体１０の内側の空間と筐体１０の外側の空間とが通じている。

筐体１０の前壁１０ａの所定位置には、上述したインバータの平滑回路を構成するコンデンサの蓄電状態を示すための表示用窓部１２が設けられている。この表示用窓部１２の後方には、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなる発光体が設けられている。これにより、発光体が点灯した際には、発光体から出射された光がこの表示用窓部１２を介して外部に向けて出射されることになり、ユーザが当該発光体の点灯の有無が視認できるように構成されている。なお、発光体は、コンデンサが蓄電された状態にある場合に点灯し、コンデンサが十分に放電された状態にある場合に消灯する。

図３ないし図５に示すように、筐体１０の内側には、上述した各種の内部構成部品が収容された空間が設けられている。当該空間には、ヒートシンク２０が配置されており、当該ヒートシンクには、上述したインバータ回路を構成するパワーモジュール３０と、上述したコンバータ回路を構成するダイオードモジュール４０と、上述した回生抵抗器５０とが組付けられている。

このようにヒートシンク２０にパワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０が組付けられることにより、これらヒートシンク２０、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０は、一つの構造体（サブアセンブリ）として構成されている。当該構造体は、筐体１０の後壁１０ｂおよび左側壁１０ｃに隣接するように、筐体１０の内側の空間のうちの左奥の部分に配置されている。

パワーモジュール３０は、通電によって発熱する第１発熱部品に該当し、スイッチング素子ならびにダイオード素子を内部に含むパッケージ部品として構成されている。パワーモジュール３０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を構成しており、その底部に放熱板を有するとともに、その天面に複数の接続端子を有している。当該パワーモジュール３０は、スイッチング素子のオン／オフ動作を制御する制御回路が設けられた制御基板を具備したＩＰＭ（Intelligent Power Module）であってもよい。

ダイオードモジュール４０は、通電によって発熱する第２発熱部品に該当し、ダイオード素子を内部に含むパッケージ部品として構成されている。ダイオードモジュール４０は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路を構成しており、その底部に放熱板を有するとともに、その天面に複数の接続端子を有している。

回生抵抗器５０は、通電によって発熱する第３発熱部品に該当し、たとえばセメント抵抗にて構成されている。回生抵抗器５０は、サーボモータにて発生する回生エネルギのうちの余剰分（すなわち、サーボドライバ１に別途設けられる回生処理回路で吸収しきれない余剰の回生エネルギ）を吸収するためのものであり、金属巻線をセメントで封止してなる抵抗器本体と、当該抵抗器本体から引き出された接続端子とを有している。

回生抵抗器５０としては、パッケージ部品からなるもの（すなわち、上述した抵抗器本体が放熱板が設けられたパッケージの内部に収容されてなるもの等）を利用することもできるが、本実施の形態においては、上述した抵抗器本体がヒートシンク２０に直接的に組付けられることにより、パッケージが省略されたものとして構成されている。なお、その詳細な構造については後述することとする。

ヒートシンク２０は、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０にて発生する熱を放熱するためのものである。これらパワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０は、サーボドライバ１に含まれる他の電子部品に比べて通電によって顕著に発熱するものであり、ヒートシンク２０による放熱が必要不可欠なものである。

そのため、上述したように、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０は、ヒートシンク２０に組付けられており、これによりヒートシンク２０によってその放熱が行なわれる。したがって、ヒートシンク２０は、熱伝導率に優れた金属製の部材にて構成されていることが好ましく、本実施の形態においては、アルミニウム合金製の部材にて構成されている。

なお、通常は、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０のうち、パワーモジュール３０の発熱量が最も大きくなる。そのため、これらパワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０の放熱設計を行なうに際しては、パワーモジュール３０が特に効率的に放熱されるように考慮することが重要である。

＜Ｂ．ヒートシンクの構造ならびにその近傍の構成＞
図６は、上述したヒートシンク、パワーモジュール、ダイオードモジュールおよび回生抵抗器からなる構造体の斜視図である。ここで、図６（Ａ）は、当該構造体を前側斜め右上方から見た斜視図であり、図６（Ｂ）は、当該構造体を後側斜め左下方から見た斜視図である。図７は、図６に示す構造体の平面図である。また、図８は、図１に示すサーボドライバの主要部の組付構造を示す分解斜視図である。次に、上述した図３ないし図５と、これら図６ないし図８とを参照して、本実施の形態に係るサーボドライバ１におけるヒートシンク２０の構造ならびにその近傍の構成について詳細に説明する。

図３ないし図８に示すように、ヒートシンク２０は、第１板状部２１と、第２板状部２２と、第３板状部２３とを含んでいる。第１板状部２１は、その厚み方向がＹ軸方向（すなわち第１方向）に合致するようにＸＺ平面に沿って延在している。第２板状部２２は、第１板状部２１のＸ軸方向（すなわち第２方向）における一端部（すなわちＸ１方向側の端部）からＹ２方向に向けて立設されており、その厚み方向がＸ軸方向に合致するようにＹＺ平面に沿って延在している。第３板状部２３は、第１板状部２１のＸ軸方向（すなわち第２方向）における他端部（すなわちＸ２方向側の端部）からＹ２方向に向けて立設されており、その厚み方向がＸ軸方向に合致するようにＹＺ平面に沿って延在している。すなわち、第２板状部２２および第３板状部２３は、いずれも第１板状部２１と直交するように位置している。

これにより、ヒートシンク２０の内側には、第１板状部２１、第２板状部２２および第３板状部２３によって規定されるとともに、Ｚ軸方向（すなわち第３方向）における両端が開放された内部空間が形成されている。また、当該内部空間から見て第１板状部２１が位置する側とは反対側に位置する部分のヒートシンク２０は、外部に向けて開放されているものの、当該部分を覆うように筐体１０の左側壁１０ｃが位置することにより、この左側壁１０ｃによって閉鎖されている（図４参照）。

したがって、本実施の形態に係るサーボドライバ１においては、ヒートシンク２０の内側に設けられた内部空間が延在する方向である第３方向が、サーボドライバ１の上下方向であるＺ軸方向に合致するように、ヒートシンク２０が筐体１０の内部に収容されている。

ここで、ヒートシンク２０の後端面（すなわち、Ｘ軸方向に位置する両端面のうちのＸ２方向側の端面）には、複数のネジ穴が設けられており、ヒートシンク２０の上端面および下端面（すなわち、Ｚ軸方向に位置する両端面）には、それぞれ複数のネジ穴が設けられており、ヒートシンク２０の左端面（すなわち、Ｙ軸方向に位置する両端面のうちのＹ１方向側の端面）には、複数のネジ穴が設けられている。また、筐体１０の後壁１０ｂ、上壁１０ｅ、下壁１０ｆおよび左側壁１０ｃには、ヒートシンク２０に設けられたこれらネジ穴に対応して貫通孔が設けられている。

これにより、これら貫通孔を挿通するようにビスが筐体１０の外側から差し込まれて上述したネジ孔にビスが螺合させられることにより、ヒートシンク２０が筐体１０に固定されることで筐体１０に対して組付けられることになる。なお、図１、図２、図４および図５ならびに後述する図８において符号６０にて示したビスが、このヒートシンク２０を筐体１０に対して固定するためのビスに該当する。

ヒートシンク２０の第１板状部２１は、上述したヒートシンク２０の内部空間を規定する内側主面と、当該内側主面とは反対側に位置する外側主面である第１主面２１ａとを有している。この第１主面２１ａには、パワーモジュール３０が固定されており、これによりパワーモジュール３０が、ヒートシンク２０の第１板状部２１に組付けられている。

より詳細には、第１主面２１ａには、一対のビス穴が設けられており、当該第１主面２１ａにパワーモジュール３０の底部に設けられた放熱板が熱接触するようにパワーモジュール３０が第１板状部２１に宛がわれ、この状態において一対のビス穴にビス３１が螺合させられることにより、パワーモジュール３０が第１主面２１ａに固定されている（特に図８等参照）。

パワーモジュール３０の放熱板とヒートシンク２０の第１板状部２１との間には、放熱グリースや放熱シートが介装されていてもよい。このように構成すれば、ヒートシンク２０によってより効率的にパワーモジュール３０にて発生する熱を放熱させることが可能になる。

ヒートシンク２０の第２板状部２２は、上述したヒートシンク２０の内部空間を規定する内側主面と、当該内側主面とは反対側に位置する外側主面である第２主面２２ａとを有している。この第２主面２２ａには、ダイオードモジュール４０が固定されており、これによりダイオードモジュール４０が、ヒートシンク２０の第２板状部２２に組付けられている。

より詳細には、第２主面２２ａには、一対のビス穴が設けられており、当該第２主面２２ａにダイオードモジュール４０の底部に設けられた放熱板が熱接触するようにダイオードモジュール４０が第２板状部２２に宛がわれ、この状態において一対のビス穴にビス４１が螺合させられることにより、ダイオードモジュール４０が第２主面２２ａに固定されている（特に図８等参照）。

ダイオードモジュール４０の放熱板とヒートシンク２０の第２板状部２２との間には、放熱グリースや放熱シートが介装されていてもよい。このように構成すれば、ヒートシンク２０によってより効率的にダイオードモジュール４０にて発生する熱を放熱させることが可能になる。

ヒートシンク２０の第３板状部２３は、上述したヒートシンク２０の内部空間を規定する内側主面と、当該内側主面とは反対側に位置する外側主面である第３主面２３ａとを有している。この第３主面２３ａには、上述した回生抵抗器５０の抵抗器本体（当該抵抗器本体は図３ないし図７においては現れず、また図８においては不図示）が収容された凹部２３ｄ（図８参照）が設けられており、これにより回生抵抗器５０が、ヒートシンク２０の第３板状部２３に組付けられている。

より詳細には、第３板状部２３の第３主面２３ａのＹ軸方向における両端部には、Ｚ軸方向に沿って延在する一対の立壁部２３ｃが設けられており、これにより第３主面２３ａには、これら一対の立壁部２３ｃの間に位置する溝状の凹部２３ｄが形成されている（特に図８等参照）。第３板状部２３には、この溝状の凹部２３ｄを閉鎖するようにカバー部材２４ａ〜２４ｃがビス５１によって組付けられており、これにより凹部２３ｄは、概ね閉塞された空間として構成されている（特に図６（Ｂ）および図８等参照）。なお、カバー部材２４ａ，２４ｂは、溝状の凹部２３ｄの延在方向に位置する一対の開放端（すなわち、凹部２３ｄのＺ軸方向に位置する一対の開放端）を閉鎖しており、カバー部材２４ｃは、凹部２３ｄの底面に対面する天面側の開放端（すなわち、凹部２３ｄのＸ２方向側に位置する開放端）を閉鎖している。

回生抵抗器５０の抵抗器本体は、この第３板状部２３の第３主面２３ａに設けられた凹部２３ｄに収容されており、カバー部材２４ｃによって押圧されることにより、凹部２３ｄの底面を規定する部分の第３主面２３ａに当接している。これにより、回生抵抗器５０がヒートシンク２０の第３板状部２３に一体的に組付けられることになり、回生抵抗器５０（厳密にはその抵抗器本体）が、第３板状部２３の第３主面２３ａに熱接触することになる。なお、上述した回生抵抗器５０の接続端子は、本実施の形態においては、カバー部材２４ｂに設けられた貫通孔から外部に向けて引き出されている（図６（Ｂ）および図８参照）。

ここで、上述した回生抵抗器５０の抵抗器本体が収容されたヒートシンク２０の凹部２３ｄには、当該回生抵抗器５０の抵抗器本体に加えて、他の発熱部品が収容されていてもよい。当該他の発熱部品としては、たとえばダイナミックブレーキ抵抗器等が挙げられる。

ヒートシンク２０の第１板状部２１の上述した内側主面（すなわち、パワーモジュール３０が組付けられた第１主面２１ａとは反対側の主面）には、ヒートシンク２０の内部空間に向けて突出するように、第１放熱フィン２１ｂが設けられている。当該第１放熱フィン２１ｂは、Ｚ軸方向（すなわち第３方向）に沿って延在する複数のフィン部を有している。

ヒートシンク２０の第２板状部２２の上述した内側主面（すなわち、ダイオードモジュール４０が組付けられた第２主面２２ａとは反対側の主面）には、ヒートシンク２０の内部空間に向けて突出するように、第２放熱フィン２２ｂが設けられている。当該第２放熱フィン２２ｂは、Ｚ軸方向（すなわち第３方向）に沿って延在する複数のフィン部を有している。

ヒートシンク２０の第３板状部２３の上述した内側主面（すなわち、回生抵抗器５０が組付けられた第３主面２３ａとは反対側の主面）には、ヒートシンク２０の内部空間に向けて突出するように、第３放熱フィン２３ｂが設けられている。当該第３放熱フィン２３ｂは、Ｚ軸方向（すなわち第３方向）に沿って延在する複数のフィン部を有している。

このように、ヒートシンク２０の内部空間に向けて突出する第１放熱フィン２１ｂ、第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂが設けられることにより、ヒートシンク２０の内部空間には、Ｚ軸方向（すなわち第３方向）に沿って延びる複数の空気の流路が形成されている。このように構成することにより、ヒートシンク２０の表面積を増加させつつも当該内部空間におけるスムーズな空気の流動が実現できることになり、効率的な放熱が行なえることになる。

ここで、第１放熱フィン２１ｂに含まれる複数のフィン部の各々の突出量は、第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂに含まれる複数のフィン部の各々の突出量よりも大幅に大きく構成されており、第１放熱フィン２１ｂに含まれる複数のフィン部の各々の先端部は、ヒートシンク２０の内部空間から見て第１板状部２１が位置する側とは反対側に位置する部分のヒートシンク２０の開放端にまで達している。

このように構成することにより、第１放熱フィン２１ｂの表面積を第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂの各々の表面積よりも顕著に大きくすることが可能になり、ヒートシンク２０に組付けられたパワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０のうちの最も発熱量が大きい発熱部品であるパワーモジュール３０にて発生する熱を効果的に放熱することが可能になる。

なお、ヒートシンク２０は、好ましくは押し出し成形にて形成された押し出し成形品にて構成することが好ましい。このように構成すれば、ヒートシンク２０を容易にかつ低コストに製造することが可能になり、サーボドライバ１の製造コストの削減が図れることになる。しかしながら、その突出量が極端に大きいフィン部は、これを押し出し成形にて形成することが困難な場合がある。

そのため、本実施の形態においては、ヒートシンク２０のうち、第１板状部２１、第２板状部２２および第３板状部２３と、その突出量が比較的小さい第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂとを、押し出し成形にて形成された単一の部材にて構成するとともに、その突出量が極端に大きい第１放熱フィン２１ｂに含まれる複数のフィン部の各々を、当該単一の部材とは別体からなる複数の板状部材にて構成し、これら複数の板状部材の各々を、第１板状部２１の内側主面に設けられた複数の溝状の部位に差し込んでこれらを個別にかしめ固定することにより、上記形状のヒートシンク２０の製造を可能にしている。このようにすれば、他の製造方法（たとえば切削加工等）に基づいてヒートシンク２０を製造する場合に比べ、大幅にその製造コストを削減することができる。

ヒートシンク２０の内部空間のうちのＺ軸方向における一端部側（より厳密には、筐体１０の下壁１０ｆが位置するＺ２方向側の端部側）には、上述した第１放熱フィン２１ｂ、第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂがいずれも設けられていない収容空間２５が設けられている。この収容空間２５には、送風機２６が設置されている。より詳細には、送風機２６は、筐体１０の下壁１０ｆにビス６１によって固定されており、当該送風機２６を覆うようにヒートシンク２０が筐体１０に組付けられている（図５および図８等参照）。

これにより、複数のフィン部が設けられることによってヒートシンク２０の内部空間に設けられた上述した複数の空気の流路の一端側に送風機２６が配置されることになり、当該送風機２６が駆動されることで強制的にヒートシンク２０の内部空間を空気が流動することになる。したがって、このように構成することにより、さらなる放熱効率の向上が図られることになる。

ここで、上述したように、筐体１０の上壁１０ｅおよび下壁１０ｆには、多数の通気口１１が設けられており、Ｚ軸方向に沿ってヒートシンク２０の内部空間に面する部分の上壁１０ｅおよび下壁１０ｆにも、複数の通気口１１が設けられている。このように構成することにより、Ｚ軸方向に沿った空気の流れが筐体１０によって遮られてしまうことが未然に防止できることになり、効率的な放熱が行なえることになる。

また、上述したように、ヒートシンク２０は、その内部空間に形成された複数の空気の流路の延びる方向が、サーボドライバ１の上下方向であるＺ軸方向に合致するように、筐体１０に組付けられている。このように構成することにより、ヒートシンク２０からの熱を受け取ることで暖められた空気が上昇気流となって当該内部空間を流動することになるため、内部空間に対して鉛直下方側から空気が効率的に流入し、かつ、内部空間から鉛直上方側に向けて空気が効率的に流出することになる。したがって、さらに効率的に放熱を行なうことができる。

さらには、上述したように、ヒートシンク２０の内部空間から見て第１板状部２１が位置する側とは反対側に位置する部分のヒートシンク２０の開放端は、筐体１０の左側壁１０ｃによって閉鎖されている。このように構成することにより、第１板状部２１、第２板状部２２および第３板状部２３が並ぶヒートシンク２０の周方向において、ヒートシンク２０の内部空間を完全に閉じることが可能になるため、当該内部空間を流動する空気に乱れを生じさせることなくこれを整流することが可能になり、この点においても効率的な放熱が行なえることになる。

＜Ｃ．まとめ＞
以上において説明したように、本実施の形態に係るサーボドライバ１とすることにより、ヒートシンク２０に設けた第１主面２１ａ、第２主面２２ａおよび第３主面２３ａの三面においてパワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０および回生抵抗器５０をそれぞれヒートシンク２０に組付けることが可能になるとともに、これら第１主面２１ａ、第２主面２２ａおよび第３主面２３ａの各々を規定する第１板状部２１、第２板状部２２および第３板状部２３の内側に第１放熱フィン２１ｂ、第２放熱フィン２２ｂおよび第３放熱フィン２３ｂを配置するためのスペースである内部空間を形成することが可能になる。したがって、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０、回生抵抗器５０およびヒートシンク２０からなる構造体の占有体積を小さく構成することが可能になり、放熱効率を良好に保ちつつ、従来に比してその小型化が図られたサーボドライバ１とすることができる。

また、本実施の形態に係るサーボドライバ１においては、上述したように、第２板状部２２および第３板状部２３がいずれも第１板状部２１と直交してなるヒートシンク２０を用いることとしている。このように構成することにより、パワーモジュール３０、ダイオードモジュール４０、回生抵抗器５０およびヒートシンク２０からなる構造体の占有体積を確実に小さく構成することができ、また、ヒートシンク２０自体の剛性を高めることもできる。

さらには、本実施の形態に係るサーボドライバ１においては、上述したように、最も発熱量が大きいパワーモジュール３０が組付けられた第１板状部２１に最も表面積が大きく形成された第１放熱フィン２１ｂを設けることとし、これにより当該パワーモジュール３０にて発生する熱を効率的に放熱することが可能に構成されている。ここで、第１板状部２１は、第２板状部２２および第３板状部２３の双方に直接的に接続された構成であるため、パワーモジュール３０にて発生した熱の一部は、当該第１板状部２１を介して第２板状部２２および第３板状部２３にも伝熱することになり、この点においてもより効率的な放熱が実現可能となる。

＜Ｄ．付記＞
上述した本実施の形態に係るサーボドライバ１の特徴的な構成を要約すると、以下のとおりとなる。
［構成１］
サーボモータの動作を制御するためのサーボドライバであって、
通電することで各々が発熱する第１発熱部品（３０）、第２発熱部品（４０）および第３発熱部品（５０）と、
前記第１発熱部品、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品にて発生した熱を放熱するためのヒートシンク（２０）と、
前記ヒートシンク、前記第１発熱部品、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品が収容された筐体（１０）とを備え、
前記ヒートシンクは、第１板状部（２１）、第２板状部（２２）および第３板状部（２３）を含み、
前記第１板状部の厚み方向である第１方向と直交する第２方向における前記第１板状部の一端部から前記第２板状部が立設されるとともに、前記第２方向における前記第１板状部の他端部から前記第３板状部が立設されることにより、前記ヒートシンクの内側には、少なくとも前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部によって規定されるとともに、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向における両端が開放されてなる内部空間が設けられ、
前記第１発熱部品が、前記第１板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第１主面（２１ａ）に熱接触するように、前記第１板状部に組付けられ、
前記第２発熱部品が、前記第２板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第２主面（２２ａ）に熱接触するように、前記第２板状部に組付けられ、
前記第３発熱部品が、前記第３板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第３主面（２３ａ）に熱接触するように、前記第３板状部に組付けられ、
前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部のうちの少なくともいずれかには、前記内部空間に向けて突出するように、放熱フィンが設けられている、サーボドライバ。
［構成２］
前記放熱フィンが、前記第１板状部に設けられた第１放熱フィン（２１ｂ）を含み、
前記第１発熱部品の発熱量が、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品の各々の発熱量よりも大きい、構成１に記載のサーボドライバ。
［構成３］
前記放熱フィンが、前記第２板状部に設けられた第２放熱フィン（２２ｂ）および前記第３板状部に設けられた第３放熱フィン（２３ｂ）を含み、
前記第１放熱フィンの表面積が、前記第２放熱フィンおよび前記第３放熱フィンの各々の表面積よりも大きい、構成２に記載のサーボドライバ。
［構成４］
前記第２板状部および前記第３板状部が、いずれも前記第１板状部と直交するように位置している、構成１から３のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成５］
前記放熱フィンが、前記第３方向に沿って延在する複数のフィン部を有している、構成１から４のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成６］
前記内部空間が、前記第３方向における一端部側に、前記放熱フィンが設けられていない収容空間（２５）を有し、
前記収容空間に送風機（２６）が設置されている、構成１から５のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成７］
前記第３方向が前記筐体の上下方向に合致するように、前記ヒートシンクが、前記筐体に組付けられている、構成１から６のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成８］
前記第３方向において前記内部空間に面する部分の前記筐体に、前記筐体の外部に通じる通気口（１１）が設けられている、構成１から７のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成９］
前記内部空間から見て前記第１板状部が位置する側とは反対側に位置する部分の前記筐体によって前記内部空間が閉鎖されるように、前記ヒートシンクが、前記筐体に組付けられている、構成１から８のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成１０］
前記ヒートシンクのうちの少なくとも前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部が、押し出し成形にて形成された単一の部材にて構成されている、構成１から９のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成１１］
前記第１発熱部品が、インバータ回路を構成するパワーモジュールであり、
前記第２発熱部品が、コンバータ回路を構成するダイオードモジュールであり、
前記第３発熱部品が、回生抵抗器である、構成１から１０のいずれかに記載のサーボドライバ。
［構成１２］
前記第３主面に凹部（２３ｄ）が設けられるとともに、前記凹部を覆うように前記第３板状部にカバー部材（２４ａ〜２４ｃ）が組付けられ、
前記回生抵抗器の抵抗器本体が、前記凹部の底面に当接するように前記凹部に収容されている、構成１１に記載のサーボドライバ。

＜Ｅ．その他の形態等＞
上述した実施の形態においては、ヒートシンクに設けられた第２板状部および第３板状部が、いずれも第１板状部と直交するように構成されてなる場合を例示して説明を行なったが、これらが必ずしも第１板状部と直交している必要はなく、またこれらが互いに平行に配置されている必要もない。ただし、スペース効率の観点からは、これらが第１板状部に直交していることが好適である。

また、上述した実施の形態においては、ヒートシンクの第１板状部、第２板状部および第３板状部の各々に放熱フィンが設けられてなる構成とした場合を例示して説明を行なったが、必ずしもこれらのすべてに放熱フィンが設けられている必要はなく、これらのうちのいずれかに放熱フィンが設けられていればよい。また、これらのうちの２つ以上に放熱フィンを設ける場合にあっては、これら２つ以上の放熱フィンの突出量をレイアウトが許容する限りにおいて同じにしたり差をもたせたりすることが可能であり、これによって放熱性能を自由に設計することが可能になる。

また、上述した実施の形態においては、ヒートシンクに隣接して送風機を設置してなる場合を例示して説明を行なったが、発熱量が比較的小さい場合等には、送風機の設置を省略することも可能である。また、送風機を設置する場合にあっても、必ずしもヒートシンクの内部空間に送風機を収容するための収容室を設ける必要はなく、ヒートシンクと送風機が隣り合うようにこれらを配置することとしてもよい。

さらには、上述した実施の形態においては、ヒートシンクの内部空間に形成される空気の流路の延びる方向がサーボドライバの上下方向に合致するように構成された場合を例示して説明を行なったが、当該空気の流路の延びる方向がサーボドライバの水平方向や斜め方向に合致するように構成されていてもよい。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ サーボドライバ、１０ 筐体、１０ａ 前壁、１０ｂ 後壁、１０ｃ 左側壁、１０ｄ 右側壁、１０ｅ 上壁、１０ｆ 下壁、１１ 通気口、１２ 表示用窓部、２０ ヒートシンク、２１ 第１板状部、２１ａ 第１主面、２１ｂ 第１放熱フィン、２２ 第２板状部、２２ａ 第２主面、２２ｂ 第２放熱フィン、２３ 第３板状部、２３ａ 第３主面、２３ｂ 第３放熱フィン、２３ｃ 立壁部、２３ｄ 凹部、２４ａ〜２４ｃ カバー部材、２５ 収容空間、２６ 送風機、３０ パワーモジュール、３１ ビス、４０ ダイオードモジュール、４１ ビス、５０ 回生抵抗器、５１ ビス、６０，６１ ビス。

Claims (12)

1. サーボモータの動作を制御するためのサーボドライバであって、
   通電することで各々が発熱する第１発熱部品、第２発熱部品および第３発熱部品と、
   前記第１発熱部品、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品にて発生した熱を放熱するためのヒートシンクと、
   前記ヒートシンク、前記第１発熱部品、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品が収容された筐体とを備え、
   前記ヒートシンクは、第１板状部、第２板状部および第３板状部を含み、
   前記第１板状部の厚み方向である第１方向と直交する第２方向における前記第１板状部の一端部から前記第２板状部が立設されるとともに、前記第２方向における前記第１板状部の他端部から前記第３板状部が立設されることにより、前記ヒートシンクの内側には、少なくとも前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部によって規定されるとともに、前記第１方向および前記第２方向の双方に直交する第３方向における両端が開放されてなる内部空間が設けられ、
   前記第１発熱部品が、前記第１板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第１主面に熱接触するように、前記第１板状部に組付けられ、
   前記第２発熱部品が、前記第２板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第２主面に熱接触するように、前記第２板状部に組付けられ、
   前記第３発熱部品が、前記第３板状部のうちの前記内部空間を規定する主面とは反対側に位置する第３主面に熱接触するように、前記第３板状部に組付けられ、
   前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部のうちの少なくともいずれかには、前記内部空間に向けて突出するように、放熱フィンが設けられている、サーボドライバ。
2. 前記放熱フィンが、前記第１板状部に設けられた第１放熱フィンを含み、
   前記第１発熱部品の発熱量が、前記第２発熱部品および前記第３発熱部品の各々の発熱量よりも大きい、請求項１に記載のサーボドライバ。
3. 前記放熱フィンが、前記第２板状部に設けられた第２放熱フィンおよび前記第３板状部に設けられた第３放熱フィンを含み、
   前記第１放熱フィンの表面積が、前記第２放熱フィンおよび前記第３放熱フィンの各々の表面積よりも大きい、請求項２に記載のサーボドライバ。
4. 前記第２板状部および前記第３板状部が、いずれも前記第１板状部と直交するように位置している、請求項１から３のいずれかに記載のサーボドライバ。
5. 前記放熱フィンが、前記第３方向に沿って延在する複数のフィン部を有している、請求項１から４のいずれかに記載のサーボドライバ。
6. 前記内部空間が、前記第３方向における一端部側に、前記放熱フィンが設けられていない収容空間を有し、
   前記収容空間に送風機が設置されている、請求項１から５のいずれかに記載のサーボドライバ。
7. 前記第３方向が前記筐体の上下方向に合致するように、前記ヒートシンクが、前記筐体に組付けられている、請求項１から６のいずれかに記載のサーボドライバ。
8. 前記第３方向において前記内部空間に面する部分の前記筐体に、前記筐体の外部に通じる通気口が設けられている、請求項１から７のいずれかに記載のサーボドライバ。
9. 前記内部空間から見て前記第１板状部が位置する側とは反対側に位置する部分の前記筐体によって前記内部空間が閉鎖されるように、前記ヒートシンクが、前記筐体に組付けられている、請求項１から８のいずれかに記載のサーボドライバ。
10. 前記ヒートシンクのうちの少なくとも前記第１板状部、前記第２板状部および前記第３板状部が、押し出し成形にて形成された単一の部材にて構成されている、請求項１から９のいずれかに記載のサーボドライバ。
11. 前記第１発熱部品が、インバータ回路を構成するパワーモジュールであり、
    前記第２発熱部品が、コンバータ回路を構成するダイオードモジュールであり、
    前記第３発熱部品が、回生抵抗器である、請求項１から１０のいずれかに記載のサーボドライバ。
12. 前記第３主面に凹部が設けられるとともに、前記凹部を覆うように前記第３板状部にカバー部材が組付けられ、
    前記回生抵抗器の抵抗器本体が、前記凹部の底面に当接するように前記凹部に収容されている、請求項１１に記載のサーボドライバ。

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