(57)【要約】【課題】  モータ制御装置を駆動させることで発熱する熱源の温度を緩和させ、小型化、低価格を実現できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】  複数の外部電極端子３１を備えたパワー半導体モジュール３を上面２３に密着固定するベース部２１と、ベース部２１の下面から突出するように形成された複数のフィン２２１からなるフィン部２２とを有するヒートシンク２と、パワー半導体モジュール３の複数の外部電極端子３１が接続される基板４とを備えたモータ制御装置１において、ヒートシンク２のフィン部２２の各フィン２２１を、プレート型ヒートパイプで構成し、フィン部２２を有効的に使用することにより、フィン部２２の放熱能力を向上させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外部電極端子を備えたパワー半導体モジュールを上面に密着固定するベース部と、前記ベース部の下面から突出するように形成された複数のフィンからなるフィン部とを有するヒートシンクと、
前記パワー半導体モジュールの複数の外部電極端子が接続される基板と、
を備えたモータ制御装置において、
前記ヒートシンクのフィン部の各フィンを、プレート型ヒートパイプで構成したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記プレート型ヒートパイプは、ウィック等内部構造のない細管部を有する構造とし、前記細管部に作動液を真空封入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。
【請求項３】
前記プレート型ヒートパイプは、中央部に前記細管部を備え両端部に前記細管部を備えないことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクのベース部の下面に、冷却風の流れる方向に溝が形成されるように突部を設け、かつ、前記突部を、前記プレート型ヒートパイプの前記細管部に位置しない高さに設定し、前記溝内に前記プレート型ヒートパイプの端部を挿入して、両側の突部でカシメ固定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するものであり、特にモータ制御装置の放熱効果を上げるためのヒートシンク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、高熱を発する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させて冷却効果を上げている（例えば、特許文献１）。
図５は、第１の従来技術におけるモータ制御装置を示す斜視図で、図６は、図５におけるモータ制御装置の分解斜視図である。
図５および図６において、モータ制御装置１Ａは、ヒートシンク２Ａと、前記ヒートシンク２Ａに密着して取り付けられる、例えばインバータ部ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）素子等を備えたパワー半導体モジュール３と、前記パワー半導体モジュール３と接続されるとともに前記ヒートシンク２Ａに取り付けられる基板４と、前記ヒートシンク２Ａの排気側もしくは吸気側に設置して前記ヒートシンク２Ａの内部に冷却風を通す冷却ファン（図示せず）を有して構成されている。
前記ヒートシンク２Ａは、ベース部２１Ａと、フィン部２２Ａとから構成された例えば直方体をしている。前記フィン部２２Ａは、前記ベース部２１Ａにアルミ板からなるフィン２２１Ａを複数枚垂直に差込みカシメ又はロウ付けして形成されている。前記ベース部２１Ａの反フィン側の面である上面２３は平面状に形成され、パワー半導体モジュール３を例えば中央部分に密着して取り付けるためのネジ穴２４と、前記基板４を前記ヒートシンク２Ａの上面２３と間隔をあけて配置するためのスタッド２５を四隅に取り付けるためのネジ穴２６を設けている。前記スタッド２５の上面２５１には、前記基板４を取り付けるためのネジ穴２５２が形成されている。
前記パワー半導体モジュール３は、上部に伸びる複数個の外部電極端子３１を有するとともに、四隅にネジ通し穴３２を設けている。このパワー半導体モジュール３は、ネジ３３を前記ネジ通し穴３２に通して前記ネジ穴２４に螺合させて締め付けることにより、前記ヒートシンク２Ａの上面２３に密着して取り付けられる。
前記基板４は、四隅の、前記スタッド２５のネジ穴２５２に対応する位置にネジ通し穴４１を設け、ネジ４２を前記ネジ通し穴４１に通して前記ネジ穴２５２に螺合させて締め付けることにより、前記スタッド２５の上面２５１に取り付けられる。
前記パワー半導体モジュール３は、上部に伸びる複数個の外部電極端子３１を、前記基板４の外部電極端子用のスルーホール（図示せず）に通して半田付けされる。
このような構成において、パワー半導体モジュール３で発生した熱は、パワー半導体モジュール３と密着するヒートシンク２Ａのベース部２１Ａに伝達される。前記ベース部２１Ａに伝達された熱は、前記ベース部２１Ａから突出するフィン部２２Ａに伝達される。フィン部２２Ａに伝達された熱は、図示しない冷却ファンで発生した冷却風を、フィン部２２Ａに通すことにより、冷却風との間で熱交換される。これにより、前記ヒートシンク２Ａが冷却されるとともに、前記ヒートシンク２Ａに密着している前記パワー半導体モジュール３が冷却される。
図７は、第２の従来技術におけるモータ制御装置を示す斜視図で、図８は、図７におけるモータ制御装置の分解斜視図である。
この第２の従来技術は、ヒートシンク２Ｂにプレート型ヒートパイプ５を取り付けてモータ制御装置１Ｂを構成している。プレート型ヒートパイプ５にアルミ板からなるフィン２２１Ｂを複数枚ロウ付けするとともに、前記フィン２２１Ｂをロウ付けしたプレート型ヒートパイプ５を、ベース部２１Ｂに密着してロウ付けする（例えば、特許文献２参照）。
このような構成において、パワー半導体モジュール３で発生した熱は、パワー半導体モジュール３と密着するヒートシンク２Ｂのベース部２１Ｂに伝達される。前記ベース部２１Ｂに伝達された熱は、前記ベース部２１Ｂに密着するプレート型ヒートパイプ５から、前記プレート型ヒートパイプ５にロウ付けされたフィン部２２Ｂに伝達される。フィン部２２Ｂに伝達された熱は、図示しない冷却ファンで発生した冷却風を、フィン部２２Ｂに通すことにより、冷却風との間で熱交換される。これにより、前記ヒートシンク２Ｂが冷却されるとともに、前記ヒートシンク２Ｂに密着している前記パワー半導体モジュール３が冷却される。
【特許文献１】特開２００４−３４９５４８号公報
【特許文献２】特開２００１−２２３３０８号公報
【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に使用するヒートシンクは次のような問題があった。
（１）パワー半導体モジュールの熱を放熱させるための放熱能力をもったヒートシンクを採用する必要があり、ある一定の放熱面積（大きさ）を持つヒートシンクが必要であった。
（２）また、素材の熱伝導率によりパワー半導体モジュールの熱をヒートシンクの隅々まで均等に伝えることができないため、ヒートシンクのベース部からフィン部の先端部にパワー半導体モジュールの熱が良好に伝わらなかった。そのため、ヒートシンクの隅々まで有効的に使用することができず、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。
（３）また、放熱能力の高いプレート型ヒートパイプを採用したヒートシンクの製造方法は、アルミ板をプレート型ヒートパイプにロウ付けし、かつ、プレート型ヒートパイプをベースにロウ付けするものであり、ロウ付け作業は炉に入る数量が限定され、またロウ付け時間が長いため、一日に製造される数量が限定されていた。そのため、ヒートシンクのコストにおける加工費が高く、ヒートシンクをコストダウンしてモータ制御装置のコストダウンを実現するのには限界があった。また、生産性が悪いため、生産量の多い製品に対応できなかった。
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、ヒートシンクの有効的な使用を実現することにより小形化が可能で、装置全体を小形化することができ、さらに素材費の削減によるコストダウンを実現する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に記載のモータ制御装置の発明は、複数の外部電極端子を備えたパワー半導体モジュールを上面に密着固定するベース部と、前記ベース部の下面から突出するように形成された複数のフィンからなるフィン部とを有するヒートシンクと、前記パワー半導体モジュールの複数の外部電極端子が接続される基板とを備えたモータ制御装置において、前記ヒートシンクのフィン部の各フィンを、プレート型ヒートパイプで構成し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、前記プレート型ヒートパイプを、ウィック等内部構造のない細管部を有する構造とし、前記細管部に作動液を真空封入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、前記プレート型ヒートパイプを、中央部に前記細管部を備え両端部に前記細管部を備えない構成とすることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記ヒートシンクのベース部の下面に、冷却風の流れる方向に溝が形成されるように突部を設け、かつ、前記突部を、前記プレート型ヒートパイプの前記細管部に位置しない高さに設定し、前記溝内に前記プレート型ヒートパイプの端部を挿入して、両側の突部でカシメ固定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に記載の発明によると、ヒートシンクのフィン部をプレート型ヒートパイプで構成しているので、フィン部に対して、ベース部からの熱を良好に伝達することができ、フィン部を有効活用することができる。したがって、ヒートシンクの冷却能力を向上させることができ、ヒートシンクを小形化することができる。また、これに伴ってモータ制御装置全体を小形化することができる。さらに、ヒートシンクを小形化することにより、ヒートシンクの材料費を抑えることができ、コストダウンすることができる。
請求項２に記載の発明によると、パワー半導体モジュールを配置させる位置に関係なくフィン部に多量の熱を伝えることができる。ヒートシンクのフィン部先端部分に多量の熱を伝えることにより、ヒートシンクのフィン全体を有効的に使用することができ、ヒートシンクのフィン部の放熱能力を上げることができる。また、ヒートシンクのフィン部の放熱能力を上げることにより、ヒートシンクの小型化ができ、装置を小型化することができる。さらに、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可能となる。
請求項３記載の発明によると、両端部に細管部を備えないため、両端部のどちらもベース部にカシメによる取り付けをすることができる。両端部のどちらも取り付けができる構成であるため、誤作業が発生しない。誤作業が発生しないことにより、歩留まりが向上し生産性が向上する。生産性が向上することにより、多量生産することができ、ヒートシンクの更なるコストダウンができる。
請求項３および４に記載の発明によると、ヒートシンクのベース部にプレート型ヒートパイプをカシメ固定することができ、製造工程を自動化することができる。製造工程を自動化することにより、加工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。
また、カシメ部に細管部を備えないため、カシメ工程において、細管部を潰すことがなく、プレート型ヒートパイプの液洩れが発生しない。液洩れが発生しないことにより、歩留まりが向上し生産性が向上する。生産性が向上することにより、多量生産することができ、ヒートシンクを更にコストダウンすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の実施例におけるモータ制御装置を示す斜視図である。図２は、図１におけるモータ制御装置の分解斜面図である。図３は、図１におけるヒートシンクを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。図４は、プレート型ヒートパイプの断面図である。
本発明におけるモータ制御装置１のフィン部２２以外の基本的な構成は、従来のモータ制御装置１Ａと略同じである。したがって、同一部分および略同一部分についての説明は省略し、異なる部分について、以下説明をする。
本発明が、従来技術と異なるところは、ヒートシンク２のフィン部２２の各フィン２２１を、プレート型ヒートパイプで構成した点である。
本発明のモータ制御装置１は、ヒートシンク２と、前記ヒートシンク２に密着して取り付けられる、例えばインバータ部ＩＧＢＴ素子等を備えたパワー半導体モジュール３と、前記パワー半導体モジュール３と接続されるとともに前記ヒートシンク２に取り付けられる基板４と、前記ヒートシンク２にフィン２２１として取り付けられるプレート型ヒートパイプとを有して構成されている。
前記プレート型ヒートパイプからなるフィン２２１は、図４に示すように、中央部に無数の細管２２１１を備え、作動液として、水、アルコール、フロン、アンモニア、有機媒体、ナフタレン、ブタン等使用し真空封入している。
また、前記プレート型ヒートパイプからなるフィン２２１は、両端部２２１２，２２１３に前記細管２２１１を備えない構成となっている。
また、前記ヒートシンク２のベース部２１の下面、つまりフィン２２１を取り付ける面には、冷却風の流れる方向に溝２７が形成されるように突部２８を設けている。前記溝２７内に前記フィン２２１のいずれかの端部２２１２または２２１３を挿入して、両側の突部２８でカシメ固定する。この際、前記突部２８は前記プレート型ヒートパイプの細管部に位置しない高さに設定されているので、突部２８のカシメ時に細管２２１１を潰すことがない。
前記プレート型ヒートパイプからなるフィン２２１は、両端部に細管を備えないため、カシメ工程において細管部を潰すことがなく、ヒートシンク２のベース部２１にプレート型ヒートパイプをカシメ固定することができ、製造工程を自動化することができる。製造工程を自動化することにより、加工費を抑えることができ、ヒートシンク２のコストダウンができる。また、カシメ部に細管部がないため、プレート型ヒートパイプの液洩れが発生しない。液洩れが発生しないことにより、歩留まりが向上し生産性が向上する。生産性が向上することにより、多量生産することができ、ヒートシンク２のコストダウンができる。
また、前記プレート型ヒートパイプからなるフィン２２１は、両端部に細管部を備えないため、両端部のどちら側をベース部２１にカシメ固定してもよく、カシメ作業がきわめて簡単になり、短時間で行えるようになる。また、両端部のどちらもカシメ固定することができるため、誤作業が発生することがなく、歩留まりが向上し生産性が向上する。生産性が向上することにより、多量生産することができ、ヒートシンク２のコストダウンができる。
【０００８】
本発明のモータ制御装置１は、ヒートシンク２のベース部２１にプレート型ヒートパイプからなるフィン２２１を取付ける構成をしているので、パワー半導体モジュール３の熱を、ベース部２１を介してフィン部２２全体に有効的に伝えることができ、フィン部２２を有効的に使用することができる。フィン部２２を有効的に使用することができるので、ヒートシンク２を小型化することができ、ヒートシンク２の材料費を抑えることができる。したがって、ヒートシンク２のコストダウンができるとともに、ヒートシンク２の小型化により、モータ制御装置１の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例におけるモータ制御装置を示す斜視図である。
【図２】図１におけるモータ制御装置の分解斜面図である。
【図３】図１におけるヒートシンクを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図４】プレート型ヒートパイプの断面図である。
【図５】第１の従来技術におけるモータ制御装置を示す斜視図である。
【図６】図５におけるモータ制御装置の分解斜視図である。
【図７】第２の従来技術におけるモータ制御装置を示す斜視図である。
【図８】図７におけるモータ制御装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１０】
１，１Ａ，１Ｂ    モータ制御装置
２，２Ａ，２Ｂ    ヒートシンク
２１，２１Ａ，２１Ｂ  ベース部
２２，２２Ａ，２２Ｂ  フィン部
２２１，２２１Ａ，２２１Ｂ  フィン
２２１１  細管
２２１２，２２１３  端部
２３  ベース部の上面
２４  パワー半導体モジュール用のネジ穴
２５  スタッド
２５１  スタッドの上面
２５２  スタッド上面のネジ穴
２６  スタッド用のネジ穴
２７  溝
２８  突部
３    パワー半導体モジュール
３１    外部電極端子
３２    ネジ通し穴
３３    ネジ
４      基板
４１    ネジ通し穴
４２    ネジ
５    プレート型ヒートパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007335669.tif 000009
【図８】
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