WO2008029636A1 - Dispositif de commande de moteur - Google Patents

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WO2008029636A1
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power semiconductor
motor control
control device
heat
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Kenji Isomoto
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Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
    • H05K7/20918—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components the components being isolated from air flow, e.g. hollow heat sinks, wind tunnels or funnels

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device such as an inverter device or a servo amplifier that mainly operates with a high-voltage power supply.
  • the heat sink used in the motor control device is downsized and the number of parts of the entire device is reduced. It is related with the structure for implement
  • a conventional motor control device for example, an inverter device, is provided with a plurality of power semiconductor modules which are heat generating components, and a heat sink for cooling the plurality of power semiconductor modules (for example, Patent Document 1). reference). Further, in order to reduce the number of parts of the entire apparatus, it is effective and generally used to manufacture the heat sink by die casting capable of manufacturing a complicated shape.
  • the heat sink 1 is provided with a boss la, an engaging portion lb, and a fin lc.
  • a substrate 6 is disposed on the boss la and is attached to the heat sink 1 with a screw 7.
  • a first power semiconductor module 2 and a second power semiconductor module 4 are disposed on the heat sink 1 on the lower surface of the substrate 6.
  • the power semiconductor module 2 is attached to the upper surface of the heat sink 1 with screws 3 and the power semiconductor module 4 is attached to the upper surface of the heat sink 1 with screws 5.
  • a fan 8 is attached to the engaging portion lb, and the cooling efficiency of the heat sink 1 is improved by applying cooling air to the fin lc.
  • the heat sink 1 is manufactured by die casting, and the number of parts can be reduced by providing the boss la for mounting the substrate 6 and the engaging portion lb for mounting the fan 8. Realized.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-349548
  • the heat sink of the conventional motor control device has the following problems.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and by miniaturizing the heat sink without increasing the number of parts as much as possible, the motor control device can easily reduce the size and cost of the device. Is intended to provide.
  • the present invention is configured as follows.
  • the invention according to claim 1 is a heat sink, a plurality of semiconductor modules closely contacting the heat sink, a substrate electrically connected to the plurality of power semiconductor modules, and a flow of outside air to generate the heat sink.
  • the heat sink is manufactured by combining two types of heat sinks, the first heat sink and the second heat sink. At least one of the power semiconductor modules is closely attached to each of the heat sinks.
  • the invention according to claim 2 is characterized in that the first heat sink is a die-cast heat sink, the second heat sink is extruded, or a heat sink having a good thermal conductivity such as a caulking method is used, or a heat sink using a material. It is a feature.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that fins are provided in at least one of the first heat sink and the second heat sink.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that the first heat sink and the second heat sink are provided with fins, and the fins of the second heat sink are arranged leeward than the fins of the first heat sink. It is what.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that the fin pitch of the second heat sink is the first heat sink. It is characterized by being smaller than the fin pitch of Tosync.
  • the invention according to claim 6 is characterized in that a heat insulating material is inserted between the two kinds of heat sinks.
  • the present invention has the following effects.
  • the heat sink is manufactured by combining two types of heat sinks including the first heat sink and the second heat sink, and the first heat sink can have a complicated shape.
  • a simple die-casting heat sink a boss for mounting the board and an engaging part for mounting the fan can be easily provided, and the number of parts of the device can be reduced.
  • the second heat sink a heat sink such as extruding or caulking with good thermal conductivity, the cooling efficiency can be improved, the heat sink can be downsized, and the motor controller can be downsized.
  • the fins of the second heat sink which have good thermal conductivity and heat of the power semiconductor module is well transmitted and are likely to reach a high temperature, are located further down than the fins of the first heat sink. By arranging, it is not affected by the first heat sink force S and the high temperature second heat sink.
  • the heat radiation area is increased and the cooling efficiency is increased.
  • the heat sink can be reduced in size, and the motor control device can be reduced in size.
  • the heat transfer between the two heat sinks can be interrupted, the influence of the power semiconductor modules mounted on the first heat sink and the second heat sink is ignored. Therefore, the heat sink can be reduced in size efficiently, and the motor control device can be reduced in size.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an assembled perspective view of the motor control device in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the motor control device in FIG. 2, where (a) is a right side view and (b) is a rear view.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an assembled perspective view of the motor control device in FIG.
  • FIG. 6 It is a figure which shows the motor control apparatus in FIG. 5, (a) is a right view, (b) is a rear view
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a motor control device in the prior art.
  • FIG. 8 is an assembled perspective view of the motor control device in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing the motor control device in FIG. 8, where (a) is a right side view and (b) is a rear view.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a motor control device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an assembled perspective view of the motor control device in FIG. 3 is a diagram showing the motor control device in FIG. 2, in which (a) is a right side view and (b) is a rear view.
  • 2 is the first power semiconductor module
  • 4 is the second power semiconductor module
  • 6 is the substrate
  • 8 is the fan
  • 9 is the first heat sink
  • 10 is the second heat sink .
  • the first heat sink 9 is provided with a boss 9a, an engaging portion 9b, and a hollow hole 9c.
  • the substrate 6 is disposed on the boss 9a, and the first heat sink 9 is secured with a screw 7. It is attached to.
  • the first power semiconductor module 2 is disposed on the first heat sink 9 on the lower surface of the substrate 6 and is attached in close contact with the upper surface of the first heat sink 9 with screws 3.
  • the second power semiconductor module 4 is disposed on the second heat sink 10 and is attached in close contact with the upper surface of the second heat sink 10 with screws 5.
  • the second heat sink 10 is disposed at the position of the hollow hole 9c of the first heat sink 9, and is attached to the first heat sink 9 with a screw 11.
  • the second heat sink 10 is provided with fins 10a.
  • a fan 8 is attached to the engaging portion 9b of the first heat sink 9, and the second heat sink 10 applies the cooling air to the fin 10c. The cooling efficiency of the heat sink 10 is improved.
  • the first heat sink 9 is manufactured by die casting, and is provided with the boss 9a for attaching the substrate 6 and the engaging portion 9b for attaching the fan 8.
  • the total number of parts can be reduced.
  • the second heat The to-sink 10 uses a heat sink such as caulking with good thermal conductivity, and the fin pitch of the fin 10a is set smaller than the fin pitch that can be manufactured by die casting. This increases the heat radiation area of the second heat sink 10 and improves the cooling efficiency, so that the second heat sink 10 can be downsized.
  • the thermal conductivity is The fins 10a of the second heat sink 10 are likely to be placed leeward than the fins (not shown) of the first heat sink 9 because the heat of the power semiconductor module is well transmitted and is likely to become high temperature.
  • the first heat sink 9 is affected by high-temperature winds and the cooling performance deteriorates, it will not happen!
  • the first power semiconductor module 2 and the second power semiconductor module 4 have different calorific values in most cases in normal use. For this reason, the power semiconductor module with the larger calorific value is inevitably attached to the heat sink 10 with higher cooling efficiency. That is, since the second power semiconductor module 4 generates a larger amount of heat than the first power semiconductor module 2, the second power semiconductor module 4 is connected to the second heat sink 10 with good cooling efficiency. It is installed.
  • the failure limit temperature may be different between the first power semiconductor module 2 and the second power semiconductor module 4.
  • the second heat sink to which the second power semiconductor module 4 is attached. 10 can be heated to a temperature higher than that of the first heat sink 9 to which the first power semiconductor module 2 is attached, and when the second heat sink 10 is downsized to the limit, The temperature of the heat sink 10 is higher than the temperature of the first heat sink 9.
  • the first heat sink 9 and the second heat sink 10 are separate parts even though they are fastened with screws, there is a certain degree of heat insulation effect on the parts, and the temperature is low.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the motor control device of the present invention showing the configuration of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the motor control device in FIG. 6A is a right side view of the motor control device in FIG. 5, and
  • FIG. 6B is a rear view of the motor control device in FIG.
  • 2 is the first power semiconductor module
  • 4 is the second power semiconductor module
  • 6 is the board
  • 8 is the fan
  • 9 is the first heat sink
  • 10 is the second heat sink
  • 12 Is a heat insulating material.
  • the first heat sink 9 is provided with a boss 9a, an engagement portion 9b, and a hollow hole 9c.
  • the substrate 6 is disposed on the boss 9a, and the first heat sink 9 is attached to the first heat sink 9 with a screw 7. It is attached.
  • the first power semiconductor module 2 is disposed on the first heat sink 9 on the lower surface of the substrate 6, and is attached in close contact with the upper surface of the first heat sink 9 with screws 3.
  • the second power semiconductor module 4 is disposed on the second heat sink 10 and is attached in close contact with the upper surface of the second heat sink 10 with screws 5.
  • the second heat sink 10 is arranged at the position of the hollow hole 9c of the first heat sink 9 via the heat insulating material 12, and is attached to the first heat sink 9 with a screw 11.
  • the second heat sink 10 is provided with a fin 10a.
  • a fan 8 is attached to the engaging portion 9b of the first heat sink 9, and the cooling air is applied to the fin 10c to apply the cooling air.
  • the fins of the second heat sink which have good thermal conductivity and the heat of the power semiconductor module is well transmitted and are likely to reach a high temperature, are arranged more leeward than the fins of the first heat sink.
  • the first heat sink 9 is manufactured by die casting, and the boss 9a for attaching the base plate 6 and the engaging portion 9b for attaching the fan 8 are provided.
  • the total number of parts can be reduced.
  • the second heat sink 10 uses a heat sink such as caulking with good thermal conductivity, and is provided smaller than the fin pitch that can be manufactured when the fin 10a is manufactured by the fin pitcher or die casting. This increases the heat radiation area of the second heat sink 10 and improves the cooling efficiency, so that the second heat sink 10 can be reduced in size.
  • the first power semiconductor module 2 and the second power semiconductor module 4 have different calorific values in most cases in normal use. For this reason, the power semiconductor module with the larger calorific value is inevitably attached to the heat sink 10 with higher cooling efficiency. That is, since the second power semiconductor module 4 generates a larger amount of heat than the first power semiconductor module 2, the second power semiconductor module 4 is connected to the second heat sink 10 with good cooling efficiency. It is installed.
  • the failure limit temperature may be different between the first power semiconductor module 2 and the second power semiconductor module 4.
  • the second heat sink to which the second power semiconductor module 4 is attached is described. 10 can be heated to a temperature higher than that of the first heat sink 9 to which the first power semiconductor module 2 is attached, and when the second heat sink 10 is downsized to the limit, The temperature of the heat sink 10 is higher than the temperature of the first heat sink 9.
  • the first heat sink 9 and the second heat sink 10 are separate parts even though they are fastened with screws, they have a certain degree of heat insulation effect on each other.
  • first heat sink 9 and the second heat sink 10 are insulated by the heat insulating material 12, and heat transfer from the second heat sink 10 having a high temperature to the first heat sink 9 having a low temperature is performed. Can be almost prevented. For this reason, in reducing the size of the first heat sink 9, the influence of the second heat sink 10 is almost eliminated. Can be eliminated.
  • the same idea can be applied to the case where the first power semiconductor module 2 has a higher failure limit temperature than the second semiconductor module 4.
  • This is mainly related to motor control devices such as inverters and servo amplifiers that operate with high-voltage power supplies, and in particular to reduce the size of heat sinks used in motor control devices and reduce the number of parts in the entire device.
  • This relates to the configuration, and can be used in the field of manufacturing and providing a motor control device that can easily reduce the size and cost of the device by reducing the size of the heat sink without increasing the number of parts.

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Description

明 細 書
モータ制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどのモータ 制御装置に関するものであり、特にモータ制御装置に使用されているヒートシンクの 小型化と、装置全体の部品点数削減を実現するための構成に関するものである。 背景技術
[0002] 従来のモータ制御装置、例えばインバータ装置は、発熱部品である複数のパワー 半導体モジュールが装着され、前記複数のパワー半導体モジュールを冷却するため のヒートシンクが装着されている（例えば、特許文献 1参照）。また、装置全体の部品 点数削減のためには、前記ヒートシンクを複雑な形状が製作可能なダイカストで製作 することが効果的であり、一般的に使用されている。
従来のモータ制御装置、例えばインバータ装置においては、図 7から図 9に示す構 成がとられてきた。
図 7から図 9において、ヒートシンク 1にはボス laおよび係合部 lbおよびフィン lcが 設けられ、前記ボス la上に基板 6が配置され、ネジ 7で前記ヒートシンク 1に取りつけ られている。前記基板 6の下面にある前記ヒートシンク 1の上には第 1のパワー半導体 モジュール 2および第 2のパワー半導体モジュール 4が配置されている。なお、前記 パワー半導体モジュール 2は、ネジ 3で前記ヒートシンク 1の上面に密着して取りつけ られており、前記パワー半導体モジュール 4はネジ 5で前記ヒートシンク 1の上面に密 着して取りつけられている。また、前記係合部 lbにはファン 8が取りつけられ、前記フ イン lcに冷却風を当てることにより前記ヒートシンク 1の冷却効率を向上させている。 この構成において、前記ヒートシンク 1はダイカストで製作されており、前記基板 6を 取りつけるための前記ボス laや、前記ファン 8を取りつけるための前記係合部 lbを設 けることにより、部品点数の削減を実現している。
特許文献 1 :特開 2004— 349548号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0003] しかしながら、従来のモータ制御装置のヒートシンクにおいては次のような問題があ つた。
すなわち、ダイカストは熱伝導性が悪ぐフィンピッチもあまり小さくできない。そのた め、冷却効率が悪くヒートシンクの小型化の妨げになっていた。そのため、ヒートシン クを小型化してモータ制御装置の小型化を実現するのには限界があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、部品点数を極力増や すことなく、ヒートシンクを小型化することにより、装置の小型化およびコストダウンが 容易にできるモータ制御装置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0004] 上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項 1に記載の発明は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着する複数のパヮ 一半導体モジュールと、前記複数のパワー半導体モジュールと電気的に接続された 基板と、外気の流れを発生させ、前記ヒートシンクに冷却風を当てるファンを備えたモ ータ制御装置において、前記ヒートシンクを、第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクか らなる 2種類のヒートシンクを組み合わせて製作し、前記第 1のヒートシンクと第 2のヒ 一トシンクのそれぞれに、少なくとも 1個以上の前記パワー半導体モジュールを密着 させたことを特徴とするものである。
請求項 2に記載の発明は、前記第 1のヒートシンクを、ダイカストヒートシンクとし、第 2のヒートシンクを押し出し、あるいはかしめ方式等の熱伝導性が良!/、材料を用いたヒ ートシンクとすることを特徴とするものである。
請求項 3に記載の発明は、前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクの内、少なく ともいずれか 1つのヒートシンクにフィンが備えられていることを特徴とするものである
〇
請求項 4に記載の発明は、前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクにフィンを備 え、前記第 2のヒートシンクのフィンを、第 1のヒートシンクのフィンよりも風下に配置し たことを特徴とするものである。
請求項 5に記載の発明は、前記第 2のヒートシンクのフィンピッチが、前記第 1のヒー トシンクのフィンピッチよりも小さいことを特徴とするものである。
請求項 6に記載の発明は、前記 2種類のヒートシンクの間に断熱材を揷入したことを 特徴とするものである。
発明の効果
[0005] 本発明によれば、次のような効果がある。
請求項 1 , 2, 3に記載の発明によると、ヒートシンクを、第 1のヒートシンクと第 2のヒ ートシンクからなる 2種類のヒートシンクを組み合わせて製作し、第 1のヒートシンクを、 複雑な形状が可能なダイカストヒートシンクにすることにより、基板を取りつけるための ボスやファンを取りつけるための係合部が容易に設けられ、装置の部品点数が削減 される。また、第 2のヒートシンクを、熱伝導性の良い押し出し、あるいはかしめ等のヒ 一トシンクにすることにより、冷却効率を向上させ、ヒートシンクを小型化するとともに、 モータ制御装置を小型化することができる。
請求項 4に記載の発明によると、熱伝導性が良くパワー半導体モジュールの熱が 良好に伝達されて高温になりやすい前記第 2のヒートシンクのフィンを、第 1のヒートシ ンクのフィンよりも風下に配置することで、第 1のヒートシンク力 S、高温の第 2のヒートシ ンクの影響を受けることがない。
請求項 5に記載の発明によると、熱伝導性の良いかしめ等のヒートシンクのフィンピ ツチを、ダイカストで製作した場合の製作可能なフィンピッチよりも小さくすることにより 、放熱面積が大きくなり冷却効率が向上するので、ヒートシンクを小型化することがで き、モータ制御装置を小型化することができる。
請求項 6に記載の発明によると、 2つのヒートシンク間の熱移動を遮断することがで きるため、第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクのそれぞれに装着されているパワー 半導体モジュール同士の影響を無視することができ、ヒートシンクの小型化を効率的 に行うことができ、モータ制御装置を小型化することができる。
図面の簡単な説明
[0006] [図 1]本発明の第 1実施例におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。
[図 2]図 1におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。
[図 3]図 2におけるモータ制御装置を示す図で、（a)は右側面図、（b)は背面図である [図 4]本発明の第 2実施例におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。
園 5]図 4におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。
園 6]図 5におけるモータ制御装置を示す図で、（a)は右側面図、（b)は背面図である
[図 7]従来技術におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。
園 8]図 7におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。
[図 9]図 8におけるモータ制御装置を示す図で、（a)は右側面図、（b)は背面図である 符号の説明
1 ヒートシンク
la ボス
lb 係合部
lc
2 第 1のパワー半導体 -ーノレ
3 第 1のパワー半導体 -ール固定用 (
4 第 2のパワー半導体 -ーノレ
5 第 2のパワー半導体 -ール固定用 (
6
7 基板固定用のネジ
8 ファン
9 第 1のヒートシンク
9a ボス
9b 係合部
9c 中空穴
10 第 2のヒートシンク
10a
11 第 2のヒートシンク固定用 ( 12 断熱材
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実施例 1
[0009] 図 1は、本発明の第 1実施例におけるモータ制御装置を示す分解斜視図である。
図 2は、図 1におけるモータ制御装置の組立て斜視図である。図 3は図 2におけるモ ータ制御装置を示す図で、（a)は右側面図、（b)は背面図である。
図 1から図 3において、 2は第 1のパワー半導体モジュール、 4は第 2のパワー半導 体モジュール、 6は基板、 8はファン、 9は第 1のヒートシンク、 10は第 2のヒートシンク である。
[0010] 前記第 1のヒートシンク 9には、ボス 9aおよび係合部 9bおよび中空穴 9cが設けられ ており、前記ボス 9a上に前記基板 6が配置され、ネジ 7で前記第 1のヒートシンク 9に 取りつけられている。前記基板 6の下面にある前記第 1のヒートシンク 9の上には前記 第 1のパワー半導体モジュール 2が配置されており、ネジ 3で前記第 1のヒートシンク 9 の上面に密着して取りつけられている。前記第 2のヒートシンク 10の上には前記第 2 のパワー半導体モジュール 4が配置されており、ネジ 5で前記第 2のヒートシンク 10の 上面に密着して取りつけられている。前記第 2のヒートシンク 10は、前記第 1のヒート シンク 9の前記中空穴 9cの位置に配置されており、ネジ 11で前記第 1のヒートシンク 9に取りつけられている。また、前記第 2のヒートシンク 10にはフィン 10aが設けられて おり、前記第 1のヒートシンク 9の前記係合部 9bにファン 8が取りつけられ、前記フィン 10cに冷却風を当てることにより前記第 2のヒートシンク 10の冷却効率を向上させて いる。
ここで、前記第 1のヒートシンク 9にフィンを設ける空間がある場合は、前記第 1のヒ 一トシンク 9にフィンを設け、前記ファン 8にて冷却風を当てることにより、前記第 1のヒ ートシンク 9の冷却効率を向上させることも可能である。
[0011] この構成において、前記第 1のヒートシンク 9は、ダイカストで製作されており、前記 基板 6を取りつけるための前記ボス 9aや前記ファン 8を取りつけるための前記係合部 9bを設けることにより装置全体部品点数の削減が可能である。また、前記第 2のヒー トシンク 10は、熱伝導性の良いかしめ等のヒートシンクを使用し、前記フィン 10aのフ インピッチが、ダイカストで製作した場合の製作可能なフィンピッチよりも小さく設けら れている。これにより、前記第 2のヒートシンク 10の放熱面積が大きくなり冷却効率が 向上するため、前記第 2のヒートシンク 10の小型化が可能である。
また、上述したように、前記第 1のヒートシンク 9を、ダイカストヒートシンクとし、第 2の ヒートシンク 10を押し出し、あるいはかしめ方式等の熱伝導性が良い材料を用いたヒ ートシンクとした場合、熱伝導性が良くパワー半導体モジュールの熱が良好に伝達さ れて高温になりやすい前記第 2のヒートシンク 10のフィン 10aは、第 1のヒートシンク 9 のフィン（図示せず）よりも風下に配置されることになり、第 1のヒートシンク 9が高温の 風の影響を受け、冷却性が悪くなるとレ、うことがな!/、。
ここで、前記第 1のパワー半導体モジュール 2と前記第 2のパワー半導体モジユー ル 4は、通常の使用形態ではほとんどの場合において、発熱量が異なっている。その ため、必然的に発熱量が大きい方のパワー半導体モジュールを冷却効率が高い前 記ヒートシンク 10に取りつけることになる。つまり、前記第 2のパワー半導体モジユー ノレ 4が前記第 1のパワー半導体モジュール 2よりも発熱量が高ぐそのため、前記第 2 のパワー半導体モジュール 4は、冷却効率のよい第 2のヒートシンクに 10に取りつけ られている。
また、故障限界温度についても、前記第 1のパワー半導体モジュール 2と前記第 2 のパワー半導体モジュール 4で異なる場合がある。前記第 2のパワー半導体モジユー ノレ 4が前記第 1のパワー半導体モジュール 2よりも故障限界温度が高い場合につい て考えた場合、前記第 2のパワー半導体モジュール 4が取りつけられている前記第 2 のヒートシンク 10が前記第 1のパワー半導体モジュール 2が取りつけられている前記 第 1のヒートシンク 9よりも温度を高くすることが可能であり、前記第 2のヒートシンク 10 を限界まで小型化した場合、前記第 2のヒートシンク 10の温度は前記第 1のヒートシ ンク 9の温度よりも高くなる。ここで、前記第 1のヒートシンク 9と前記第 2のヒートシンク 10は、ネジで締結されているとはいえ別部品であるため、お互いの部品に対してある 程度の断熱効果があり、温度が低い前記第 1のヒートシンク 9への温度が高い前記第 2のヒートシンク 10からの熱移動をある程度防ぐことができる。このため前記第 1のヒー トシンク 9の小型化においては、前記第 2のヒートシンク 10の影響をある程度排除する こと力 Sできる。なお、前記第 1のパワー半導体モジュール 2が前記第 2のパワー半導 体モジュール 4よりも故障限界温度が高い場合についても同様の考え方ができる。 実施例 2
[0013] 図 4は、実施例 2の構成を示す本発明のモータ制御装置の分解斜視図である。図 5 は、図 4におけるモータ制御装の斜視図である。図 6 (a)は図 5におけるモータ制御 装置の右側面図、図 6 (b)は図 5におけるモータ制御装置の背面図である。
図 4から図 6において、 2は第 1のパワー半導体モジュール、 4は第 2のパワー半導 体モジュール、 6は基板、 8はファン、 9は第 1のヒートシンク、 10は第 2のヒートシンク 、 12は断熱材である。
[0014] 前記第 1のヒートシンク 9にはボス 9aおよび係合部 9bおよび中空穴 9cが設けられて おり、前記ボス 9a上に前記基板 6が配置され、ネジ 7で前記第 1のヒートシンク 9に取 りつけられている。前記基板 6の下面にある前記第 1のヒートシンク 9の上には前記第 1のパワー半導体モジュール 2が配置されており、ネジ 3で前記第 1のヒートシンク 9の 上面に密着して取りつけられている。前記第 2のヒートシンク 10の上には前記第 2の パワー半導体モジュール 4が配置されており、ネジ 5で前記第 2のヒートシンク 10の上 面に密着して取りつけられている。前記第 2のヒートシンク 10は前記第 1のヒートシン ク 9の前記中空穴 9cの位置に前記断熱材 12を介して配置されており、ネジ 11で前 記第 1のヒートシンク 9に取りつけられている。また、前記第 2のヒートシンク 10にはフィ ン 10aが設けられており、前記第 1のヒートシンク 9の前記係合部 9bにファン 8が取り つけられ、前記フィン 10cに冷却風を当てることにより前記第 2のヒートシンク 10の冷 却効率を向上させている。
ここで、前記第 1のヒートシンク 9にフィンを設ける空間がある場合は、前述した実施 例 1と同様に、前記第 1のヒートシンク 9にフィンを設け、前記ファン 8にて冷却風を当 てることにより、前記第 1のヒートシンク 9の冷却効率を向上させることも可能である。こ の場合、熱伝導性が良くパワー半導体モジュールの熱が良好に伝達されて高温にな りやすい前記第 2のヒートシンクのフィンは、第 1のヒートシンクのフィンよりも風下に配 置されることになり、第 1のヒートシンクが高温の風の影響を受け、冷却性が悪くなると いうことがない。
[0015] この構成において、前記第 1のヒートシンク 9はダイカストで製作されており、前記基 板 6を取りつけるための前記ボス 9aや前記ファン 8を取りつけるための前記係合部 9b を設けることにより装置全体部品点数の削減が可能である。また、前記第 2のヒートシ ンク 10は熱伝導性の良いかしめ等のヒートシンクを使用し、前記フィン 10aのフィンピ ツチカ、ダイカストで製作した場合の製作可能なフィンピッチよりも小さく設けられてい る。これにより、前記第 2のヒートシンク 10の放熱面積が大きくなり冷却効率が向上す るため、前記第 2のヒートシンク 10の小型化が可能である。
ここで、前記第 1のパワー半導体モジュール 2と前記第 2のパワー半導体モジユー ル 4は、通常の使用形態ではほとんどの場合において、発熱量が異なっている。その ため、必然的に発熱量が大きい方のパワー半導体モジュールを冷却効率が高い前 記ヒートシンク 10に取りつけることになる。つまり、前記第 2のパワー半導体モジユー ノレ 4が前記第 1のパワー半導体モジュール 2よりも発熱量が高ぐそのため、前記第 2 のパワー半導体モジュール 4は、冷却効率のよい第 2のヒートシンクに 10に取りつけ られている。
[0016] また、故障限界温度についても、前記第 1のパワー半導体モジュール 2と前記第 2 のパワー半導体モジュール 4で異なる場合がある。前記第 2のパワー半導体モジユー ノレ 4が前記第 1のパワー半導体モジュール 2よりも故障限界温度が高い場合につい て考えた場合、前記第 2のパワー半導体モジュール 4が取りつけられている前記第 2 のヒートシンク 10が前記第 1のパワー半導体モジュール 2が取りつけられている前記 第 1のヒートシンク 9よりも温度を高くすることが可能であり、前記第 2のヒートシンク 10 を限界まで小型化した場合、前記第 2のヒートシンク 10の温度は前記第 1のヒートシ ンク 9の温度よりも高くなる。ここで、前記第 1のヒートシンク 9と前記第 2のヒートシンク 10は、ネジで締結されているとはいえ別部品であるため、お互いの部品に対してある 程度の断熱効果がある。さらに、前記第 1のヒートシンク 9と前記第 2のヒートシンク 10 は前記断熱材 12によって断熱されており、温度が低い前記第 1のヒートシンク 9への 温度が高い前記第 2のヒートシンク 10からの熱移動をほぼ防ぐことができる。このため 前記第 1のヒートシンク 9の小型化においては、前記第 2のヒートシンク 10の影響をほ ぼ排除することカできる。なお、前記第 1のパワー半導体モジュール 2が前記第 2の ノ ヮ一半導体モジュール 4よりも故障限界温度が高い場合についても同様の考え方 ができる。
産業上の利用可能性
主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどのモータ制御装置に 関するものであり、特にモータ制御装置に使用されているヒートシンクの小型化と、装 置全体の部品点数削減を実現するための構成に関するもので、部品点数を極力増 やすことなぐヒートシンクを小型化することにより、装置の小型化およびコストダウン が容易にできるモータ制御装置を製造、提供する分野に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] ヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着する複数のパワー半導体モジュールと、前 記複数のパワー半導体モジュールと電気的に接続された基板と、外気の流れを発生 させ、前記ヒートシンクに冷却風を当てるファンを備えたモータ制御装置において、 前記ヒートシンクを、第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクからなる 2種類のヒートシ ンクを組み合わせて製作し、前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクのそれぞれに 、少なくとも 1個以上の前記パワー半導体モジュールを密着させたことを特徴とするモ ータ制御装置。
[2] 前記第 1のヒートシンクを、ダイカストヒートシンクとし、第 2のヒートシンクを押し出し、 あるいはかしめ方式等の熱伝導性が良!/、材料を用いたヒートシンクとすることを特徴 とする請求項 1に記載のモータ制御装置。
[3] 前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクの内、少なくともいずれ力、 1つのヒートシ ンクにフィンが備えられていることを特徴とする請求項 2に記載のモータ制御装置。
[4] 前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクにフィンを備え、前記第 1のヒートシンク のフィンを、第 2のヒートシンクのフィンよりも風上に配置したことを特徴とする請求項 3 に記載のモータ制御装置。
[5] 前記第 2のヒートシンクのフィンピッチ力 S、前記第 1のヒートシンクのフィンピッチよりも 小さいことを特徴とする請求項 4に記載のモータ制御装置。
[6] 前記第 1のヒートシンクと第 2のヒートシンクの間に断熱材を揷入したことを特徴とす る請求項 1から 5のいずれかの項に記載のモータ制御装置。
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