(57)【要約】【課題】  冷却ファンの性能を上げることなく、単純なヒートシンク構造で安価で、装置全体の小型化を行なうことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】筐体５の内部に設けたフィン基板１ａと、フィン基板１ａの長手方向に沿って複数枚並行に配置された放熱用の直線フィン１ｂからなるヒートシンク１と、フィン基板１ｂの背面に直接または間接的に密着固定されたパワー半導体モジュール２と、直線フィン１ｂの一方端に配置された電解コンデンサ３と、直線フィン１ｂの他方端に配置されたヒートシンク１に対する冷却風を誘起するための冷却ファン４と、を備えたモータ制御装置において、直線フィン１ｂをパワー半導体モジュール２の直下に配置すると共に、直線フィン１ｂの下面からの冷却風の不足を補い、かつ、冷却風を集中するように、直線フィン１ｂの左右に直線フィン１ｂに対して傾斜した傾斜フィン１ｃを設けた。【選択図】    図２
2007115844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部に設けたフィン基板と、該フィン基板の長手方向に沿って複数枚並行に配置された放熱用の直線フィンからなるヒートシンクと、
該フィン基板の背面に直接または間接的に密着固定されたパワー半導体モジュールと、
前記直線フィンの一方端に配置された電解コンデンサと、
前記直線フィンの他方端に配置された前記ヒートシンクに対する冷却風を誘起するための冷却ファンと、
を備えたモータ制御装置において、
前記直線フィンを前記パワー半導体モジュールの直下に配置すると共に、該フィンの下面からの冷却風の不足を補い、かつ、冷却風を集中するように、該直線フィンの左右に該直線フィンに対して傾斜した傾斜フィンを設けたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記直線フィンは、前記電解コンデンサとの間に冷却風路を確保するためのスペースを設けたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記筐体の傾斜フィンの左右に対する側面には、該傾斜フィンへの入気を行う入気孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電解コンデンサ側に設けた前記傾斜フィンと前記筐体との間に、前記傾斜フィンへの導風を行うと共に、前記電解コンデンサからの放熱を遮断するための導風板を設けたことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記冷却ファンと前記ヒートシンクの間に、冷却風を前記パワー半導体モジュール直下に集中させるように導風板を配置したことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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し、特にモータ制御装置の放熱効果を上げるための冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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は、高熱を発するＩＧＢＴ素子等を含むパワー半導体モジュールを用いているため、パワー半導体モジュールをヒートシンクに密着固定させて冷却効果を上げる構造のものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
図５は従来のモータ制御装置の全体斜視図、図６は図５のモータ制御装置を下面から見た平面図であって、何れの図も内部を透視した図である。
図５および図６において、１はヒートシンク、１ａはフィン基板、１ｂは直線フィン、２はパワー半導体モジュール、３は電解コンデンサ、４は冷却ファン、５は筐体、５ａは入気孔、５ｂは換気孔である。筐体５の内部には、平板状のフィン基板１ａ上に直線フィン１ｂを複数枚並行に配置してなるヒートシンク１が設けられており、ヒートシンク１のフィン基板１ａの背面にパワー半導体モジュール２を直接または間接的に密着固定している。また、筐体５の内部において、直線フィン１ｂの一方端には電解コンデンサ３を配置し、直線フィン１ｂの他方端にはヒートシンク１に対する冷却風を誘起するための冷却ファン４を配置している。そして、筐体５における電解コンデンサの前面側の下部に入気孔５ａが設けられ、冷却風は入気孔５ａを通って電解コンデンサ３の隙間を通過した後、ヒートシンク１に入り込む構成となっており、また、冷却風を増やすため筐体５の両側面に換気孔５ｂを設けた構成となっている。
【特許文献１】特開２００４―２２８５１５号公報（明細書５頁  図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のモータ制御装置は次のような問題があった。
冷却風が筐体の電解コンデンサ側から入気されると、フィン列を通過する前の段階で、冷却風は電解コンデンサによって温められるので、温められた冷却風がヒートシンクのフィン列を通過するとフィンによる冷却効率が下がる。ヒートシンクの冷却効率を向上させるには、ヒートシンク自体を単に大型化したり、もしくはフィンやフィン基板の厚みを設計変更したり、あるいは冷却ファンの能力を上げるため大型のファンが必要となる。このため装置全体が大型で高価なものになったり、また、電解コンデンサの数が増えた場合は冷却通風路が充分確保できなくなり、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点に鑑みてなされたものであり、冷却ファンの性能を上げることなく、単純なヒートシンク構造で安価で、装置全体の小型化を行なうことができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【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、筐体と、前記筐体の内部に設けたフィン基板と、該フィン基板の長手方向に沿って複数枚並行に配置された放熱用の直線フィンからなるヒートシンクと、該フィン基板の背面に直接または間接的に密着固定されたパワー半導体モジュールと、前記直線フィンの一方端に配置された電解コンデンサと、前記直線フィンの他方端に配置された前記ヒートシンクに対する冷却風を誘起するための冷却ファンと、を備えたモータ制御装置において、前記直線フィンを前記パワー半導体モジュールの直下に配置すると共に、該フィンの下面からの冷却風の不足を補い、かつ、冷却風を集中するように、該直線フィンの左右に該直線フィンに対して傾斜した傾斜フィンを設けたことを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記直線フィンは、前記電解コンデンサとの間に冷却風路を確保するためのスペースを設けたことを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記筐体の傾斜フィンの左右に対する側面には、該傾斜フィンへの入気を行う入気孔を設けたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電解コンデンサ側に設けた前記傾斜フィンと前記筐体との間に、前記傾斜フィンへの導風を行うと共に、前記電解コンデンサからの放熱を遮断するための導風板を設けたことを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、前記冷却ファンと前記ヒートシンクの間に、冷却風を前記パワー半導体モジュール直下に集中させるように導風板を配置したことを特徴としている。
【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１〜３に記載の発明によると、単純な形状の直線フィンを有するヒートシンクに傾斜フィンを設けてフィンを有効的に使用することにより、ヒートシンクのフィンの放熱能力の向上と、ヒートシンクの小型化を実現することができ、その結果、モータ制御装置全体を小型化することができる。
また、ヒートシンクを小型化することにより、ヒートシンクの材料費を抑えることができ、ヒートシンクのコストダウンができる。
請求項４および５に記載の発明によると、ファンの能力を上げることなくパワー半導体モジュールおよび電解コンデンサのそれぞれを効率的に冷却することができる。
また、パワー半導体モジュールおよび電解コンデンサのお互いの熱影響を小さくすることができるため、モータ制御装置全体の大幅な小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の実施例を示すモータ制御装置の全体斜視図、図２は図１のモータ制御装置を下面から見た平面図あって、何れの図も内部を透視した図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じ点についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図１および図２において、１ｃは傾斜フィン、５ｃは入気孔である。
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、モータ制御装置は、直線フィン１ｂをパワー半導体モジュール２の直下に配置すると共に、該直線フィン１ｂの下面からの冷却風の不足を補い、かつ、冷却風を集中するように、該直線フィン１ｂの左右に該直線フィンに対して傾斜した傾斜フィン１ｃを設けた点である。
また、直線フィン１ｃは、電解コンデンサ３との間に冷却風路を確保するためのスペースＳを設けている。
また、筐体５の傾斜フィン１ｃの左右に対する側面には、該傾斜フィン１ｃに対する入気を行う入気孔５ｃを設けている。
【０００８】
次に動作について説明する。
モータ制御装置の運転状態において、パワー半導体モジュール２が発熱を生じると、発生熱はヒートシンク１のフィン基板１ａを介して直線フィン１ｂおよび傾斜フィン１ｃに伝達する。この際、冷却ファン４が駆動されるが、冷却ファン４により筐体５における電解コンデンサの前面側の下部に設けた入気孔５ａに冷却風が吸い込まれ、入気孔５ａを通った冷却風は電解コンデンサ３の隙間を通過した後、ヒートシンク１におけるパワー半導体モジュール３の直下部分に位置する直線フィン１ｂに入り込む。また、他方、冷却風を増やすために設けた筐体５の両側面の入気孔５ｃに冷却風が吸い込まれ、入気孔５ｃを通った冷却風は傾斜フィン１ｃを通過し、パワー半導体モジュール３の直下部分で直線フィン１ａに到達した冷却風と合流した後、冷却ファン４によって筐体５の外部へ排出される。
【０００９】
このように第１実施例については、直線フィン１ｂをパワー半導体モジュール２の直下に配置すると共に、該直線フィン１ｂの左右に該直線フィンに対して傾斜した傾斜フィン１ｃを設けたので、傾斜フィン１ｂは電解コンデンサ３の発熱により温められた冷却風の影響を直接受けることのない位置に配置することになり、冷却効率を低下することなく向上することができる。
また、直線フィン１ｃと電解コンデンサ３との間に冷却風路を確保するためのスペースを設けたので、傾斜フィンと併用することで、同様に冷却効率を低下することなく向上することができる。
また、筐体５の傾斜フィン１ｃの左右に対する側面には、該傾斜フィン１ｃに対する入気を行う入気孔５ｃを設けたため、従来の直線フィンのみで構成するヒートシンクに比べて、流入する冷却風量の不足を補うことができることから、筐体５の側面からの冷却風によりパワー半導体モジュール２の冷却効率を向上させることができる。
この結果、装置のコストダウンと小型化を実現することができる。
【実施例２】
【００１０】
図３は本発明の第２実施例を示すモータ制御装置の全体斜視図、図４は図３のモータ制御装置を下面から見た平面図あって、何れの図も内部を透視した図である。
図３および図４において、６、７は導風板である。
第２実施例が第１実施例と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、電解コンデンサ３側に設けた傾斜フィン１ｃと筐体５との間に、傾斜フィンへの導風を行うと共に、電解コンデンサ３からの放熱を遮断するための導風板７を設けた点、また、冷却ファン４とヒートシンク１の間に、冷却風をパワー半導体モジュール２の直下に集中させるように導風板６を配置した点である。
なお、動作については、基本的に第１実施例と同じなので説明を省略する。
【００１１】
このように第２実施例については、導風板７は入気孔５ａから電解コンデンサ３部分へ通過する冷却風をヒートシンク１へ効率良く、無駄なく誘導し、また導風板６はヒートシンク１のフィン１ｂ、１ｃから冷却ファン４へ通過する冷却風を冷却ファン４へ効率的に無駄なく誘導するため、第１実施例1に比べてさらに冷却効率を上げることができ、ヒートシンクの小型化によりモータ制御装置全体の小型化ができる。
その結果、冷却効率のアップにより、装置全体のコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例を示すモータ制御装置の全体斜視図
【図２】図１のモータ制御装置を下面から見た平面図
【図３】本発明の第２実施例を示すモータ制御装置の全体斜視図
【図４】図３のモータ制御装置を下面から見た平面図
【図５】従来のモータ制御装置の全体斜視図
【図６】図５のモータ制御装置を下面から見た平面図
【符号の説明】
【００１３】
１  ヒートシンク
１ａ  フィン基板
１ｂ  直線フィン
１ｃ  傾斜フィン
２  パワー半導体モジュール
３  電解コンデンサ
４  冷却ファン
５  筐体
５ａ  入気孔
５ｂ  換気孔
５ｃ  入気孔
６、７  導風板
Ｓ  スペース
【図１】
2007115844.tif 000003
【図２】
2007115844.tif 000004
【図３】
2007115844.tif 000005
【図４】
2007115844.tif 000006
【図５】
2007115844.tif 000007
【図６】
2007115844.tif 000008