JP7611051B2 - Motor Control Device - Google Patents
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Description
本発明は、冷却ファンが用いられたモータ制御装置の構造に関する。 The present invention relates to the structure of a motor control device that uses a cooling fan.
モータ制御装置において、大電流が流されるパワー半導体素子や抵抗等は動作時の発熱量が大きい発熱体となる一方で、コンデンサやロジックIC等の耐熱性の高くない素子も用いられる。更に、モータ制御装置を小型化するためには、このような各部品を高密度で(近接して)設けることが必要となる。このため、モータ制御装置の筐体には冷却ファンが設けられ、この冷却ファンで生成された冷却風によってこれらの発熱体が効率的に冷却され、かつ発熱体以外の部品にこの熱による悪影響が及ばないような構造が採用される。特に、このような発熱体が複数異なる場所に設けられている場合には、全ての発熱体を効率的に冷却することが要求される。 In motor control devices, power semiconductor elements and resistors through which large currents flow become heat generating elements that generate a large amount of heat during operation, while elements that are not highly heat resistant, such as capacitors and logic ICs, are also used. Furthermore, in order to miniaturize the motor control device, it is necessary to place these components in a high density (close proximity). For this reason, a cooling fan is provided in the housing of the motor control device, and a structure is adopted in which these heat generating elements are efficiently cooled by the cooling air generated by this cooling fan, and the heat does not adversely affect parts other than the heat generating elements. In particular, when such heat generating elements are provided in multiple different locations, it is necessary to efficiently cool all of the heat generating elements.
特許文献1に記載の技術においては、発熱体等はフレームに搭載され、このフレームに対してカバーが装着されてモータ制御装置全体が構成される。この際、フレーム側には多数の大型の冷却フィンが形成され、冷却ファンで生成された冷却風がこの冷却フィン間を流れるように構成される。更に、カバー側にはこの冷却フィン間を流れる方向とは異なる方向に沿って冷却風を流すための導風板が形成され、カバーが装着された状態では、冷却フィンとこの導風板とが組み合わされることによって、冷却風が冷却フィン間とは異なる方向にも流れるように構成される。これによって、異なる箇所に設けられた多数の発熱体の冷却を効率的に行うことができる。
In the technology described in
特許文献1に記載の技術においては、冷却フィンと導風板とを組み合わせた構造が大型かつ複雑となった。このため、モータ制御装置において設けられる他の大型の構成要素(例えば、回生抵抗や緊急停止用のダイナミックブレーキ等に用いられる抵抗器)等を設ける場合には、こうした冷却のための構成は適用が困難となる、あるいはこうした冷却のための構成を実現した場合には、このような大型の構成要素を設けることができない場合があった。
In the technology described in
また、このような複雑な構造の冷却フィン等をフレームやカバーに設けることによって、フレームやカバーの製造コストが高くなった。 In addition, by providing cooling fins and other components with such complex structures to the frame and cover, the manufacturing costs of the frame and cover increased.
このため、内部に収容された多くの発熱体の冷却が効率的に行われる安価なモータ制御装置が望まれた。 For this reason, there was a demand for an inexpensive motor control device that could efficiently cool the many heat generating elements housed inside.
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、内部に収容された複数の発熱体の冷却が効率的に行われる安価なモータ制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been developed in consideration of these circumstances, and aims to provide an inexpensive motor control device that efficiently cools multiple heat generating elements housed inside.
本発明に係るモータ制御装置は、冷却風が内部を流されることによって、搭載される部品の一部である発熱体の冷却が行われるモータ制御装置であって、第1の方向に沿った一端側から他端側に向かう前記冷却風を生成する冷却ファンと、前記第1の方向、及び前記第1の方向と垂直な第2の方向に沿って広がり、前記第2の方向に沿った複数の箇所において前記部品が固定され、かつ前記一端側、及び前記第2の方向における一方の側において前記冷却ファンが固定されたフレームと、を具備し、前記フレームにおける前記冷却ファンの前記他端側に、前記第1の方向及び前記第2の方向と垂直な第3の方向と交差する面状の風路分離部が設けられ、前記風路分離部よりも前記冷却風の下流側において、前記フレームからみた前記第3の方向における一方の側と他方の側で、前記冷却風が流される方向が異なる。 The motor control device of the present invention is a motor control device in which cooling air is caused to flow inside to cool a heat-generating body that is part of the components mounted on the motor control device, and comprises a cooling fan that generates the cooling air flowing from one end side along a first direction to the other end side, and a frame that extends along the first direction and a second direction perpendicular to the first direction, to which the components are fixed at multiple locations along the second direction and to which the cooling fan is fixed at the one end side and one side in the second direction, and a planar air path separation section that intersects with a third direction perpendicular to the first direction and the second direction is provided on the other end side of the cooling fan on the frame, and the direction in which the cooling air flows is different between one side and the other side in the third direction as viewed from the frame downstream of the cooling air from the air path separation section.
この構成においては、単一の冷却ファンから発せられた冷却風の風路が風路分離部によって、第3の方向(冷却風が冷却ファンから発せられる方向と垂直な方向)におけるフレームを挟んだ両側で2つ(第1の風路、第2の風路)に分岐される。これによって、各々の風路における冷却風の流れる向きが異なるように設定され、各々の風路を流れる冷却風によって、異なる発熱体をそれぞれ効率的に冷却することができる。 In this configuration, the air path of the cooling air emitted from a single cooling fan is branched into two (a first air path and a second air path) on either side of the frame in the third direction (a direction perpendicular to the direction in which the cooling air is emitted from the cooling fan) by the air path separation section. This allows the flow direction of the cooling air in each air path to be set differently, and the cooling air flowing through each air path can efficiently cool each of the different heat generating elements.
また、前記冷却ファンの前記他端側における前記冷却風の出口である冷却風排出口が設けられた冷却ファンカバーと、前記風路分離部とが当接して設けられていてもよい。
この構成によれば、風路分離部による冷却風の風路の分離が特に厳格に行われる。このため、特に各発熱体の冷却を効率的に行うことができる。
A cooling fan cover having a cooling air outlet that is an outlet for the cooling air at the other end side of the cooling fan may be provided in contact with the air path separation portion.
According to this configuration, the air-path separation section separates the air paths for the cooling air in a particularly strict manner, so that the heat generating elements can be cooled particularly efficiently.
また、前記フレームの前記第3の方向における前記一方の側において、前記冷却ファンの前記他端側における前記フレームには、前記第1の方向に沿って延伸する冷却フィンが複数並行に形成されていてもよい。
この構成によれば、第3の方向における一方の側の風路(第1の風路)によって冷却風を冷却フィンの間に流すことができるために、フレームにおける冷却フィンが形成された領域(放熱部)における冷却効率を特に高くすることができる。
Furthermore, on the one side of the frame in the third direction, the frame at the other end side of the cooling fan may be formed with a plurality of parallel cooling fins extending along the first direction.
With this configuration, cooling air can be caused to flow between the cooling fins through the air passage (first air passage) on one side in the third direction, thereby making it possible to particularly increase the cooling efficiency in the area (heat dissipation section) where the cooling fins are formed on the frame.
また、前記フレームの前記第3の方向における前記他方の側において、前記風路分離部を通過後の前記冷却風を前記第2の方向における他方の側に向けて偏向させる表面を具備する導風部が形成されていてもよい。
この構成によって、風路分離部によって形成された第1の風路と第2の風路における冷却風の流れが異なるように設定され、特に第3の方向における他方の側(第2の風路)において、導風部によって冷却風の流れる向きが放熱部から離れる側に偏向される。これによって、その下流側における放熱部から離間した箇所の発熱体の冷却を行うことができる。
In addition, an air guidance section may be formed on the other side of the frame in the third direction, the air guidance section having a surface that deflects the cooling air after passing through the air path separation section toward the other side in the second direction.
With this configuration, the flow of the cooling air in the first air passage and the second air passage formed by the air passage separation section is set to be different, and particularly on the other side (second air passage) in the third direction, the flow direction of the cooling air is deflected by the air guide section to a side away from the heat dissipation section, thereby making it possible to cool the heat generating body at a location away from the heat dissipation section on the downstream side.
また、前記導風部は、前記フレームの前記第3の方向における前記他方の側の表面を前記風路分離部よりも当該他方の側に突出させる段差部として形成されていてもよい。
フレームにおいて導風部をこのような段差部として特に容易に形成することができる。また、こうした構成によって放熱部を第3の方向におけるより他方の側に設けることができるため、冷却フィンをより高く形成することができ、放熱部の冷却効率を高めることができる。
The air guidance section may be formed as a step section that causes a surface of the frame on the other side in the third direction to protrude further to the other side than the air-path separation section.
The airflow guidance section can be particularly easily formed as such a step section in the frame. Also, with this configuration, the heat dissipation section can be provided on the other side in the third direction, so that the cooling fins can be formed higher and the cooling efficiency of the heat dissipation section can be improved.
また、モータの制御を行う制御用ICが搭載された第1基板が前記冷却ファンよりも前記第2の方向における前記他方の側において前記フレームに固定されていてもよい。
この構成においては、発熱体が発する熱から保護する対象となる制御用ICが、冷却ファンあるいはこれに隣接した放熱部から離間して設けられる。
A first board on which a control IC for controlling a motor is mounted may be fixed to the frame on the other side in the second direction relative to the cooling fan.
In this configuration, the control IC, which is to be protected from the heat generated by the heat generating element, is provided away from the cooling fan or a heat dissipation section adjacent thereto.
また、前記発熱体となる第1発熱体が搭載された第2基板が、前記第1基板よりも前記第3の方向における前記他方の側において前記第1基板と対向して前記フレームに固定され、前記第1発熱体は、前記第2基板における前記他端側かつ前記第2の方向における前記一方の側において前記第3の方向における前記一方の側に向けて突出するように搭載され、前記第1基板には、前記第3の方向における前記一方の側からみて、前記第1発熱体を露出させる切り欠きが設けられていてもよい。
この構成においては、第2基板に整流回路を構成した場合において冷却が必要となる大型の平滑コンデンサ等が第1発熱体とされる。この構成によって、特にこの第1発熱体の冷却を、第2の風路を流れる冷却風によって効率的に冷却することができる。
In addition, a second substrate on which a first heating element which serves as the heating element is mounted may be fixed to the frame facing the first substrate on the other side in the third direction relative to the first substrate, the first heating element may be mounted on the other end side of the second substrate and on the one side in the second direction so as to protrude toward the one side in the third direction, and the first substrate may be provided with a notch which exposes the first heating element when viewed from the one side in the third direction.
In this configuration, a large smoothing capacitor or the like that requires cooling when a rectifier circuit is configured on the second board is set as the first heating element. With this configuration, the first heating element can be efficiently cooled by the cooling air flowing through the second air passage.
また、前記発熱体となる第2発熱体が、前記フレームにおいて前記冷却フィンが形成された領域の前記第3の方向における前記他方の側に固定されていてもよい。
また、前記発熱体となる第3発熱体が、前記冷却フィンに対して固定されていてもよい。
これらの構成によって、第2発熱体、第3発熱体が、冷却フィンが形成された放熱部に固定されて冷却される。この際、薄膜状の発熱体(スイッチング素子)を第2発熱体、回生抵抗等の抵抗器を第3発熱体とすることができ、これらを放熱部において効率的に冷却することができる。
また、前記冷却風が流された状態で前記フレームを前記第3の方向における前記一方の側、前記他方の側からそれぞれ覆うカバー部材を具備してもよい。
これらのカバー部材と前記のフレームを組み合わせた構成とすることによって、前記のように発熱体の冷却を高効率で行うと共に、組立性やメインテナンス性を向上させることができる。
A second heating element serving as the heating element may be fixed to the frame on the other side in the third direction of the area in which the cooling fins are formed.
In addition, a third heating element serving as the heating element may be fixed to the cooling fin.
With these configurations, the second and third heating elements are fixed to and cooled by the heat dissipation section on which the cooling fins are formed. In this case, the thin-film heating element (switching element) can be the second heating element, and a resistor such as a regenerative resistor can be the third heating element, and these can be efficiently cooled by the heat dissipation section.
The cooling device may further include cover members that cover the frame from both the one side and the other side in the third direction while the cooling air is flowing therethrough.
By combining these cover members with the frame, the heat generating element can be cooled with high efficiency as described above, and assembly and maintenance can be improved.
本発明によれば、内部に収容された複数の発熱体の冷却が効率的に行われる安価なモータ制御装置を得ることができる。 The present invention makes it possible to obtain an inexpensive motor control device that efficiently cools multiple heat generating elements housed inside.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施形態に係るモータ制御装置1全体の構成を示す斜視図であり、図2はその分解斜視図である。図1の形態は、特許文献1に記載のモータ制御装置1と同様である。ここで、x軸、y軸、z軸は図1に示されるように定義され、以降の図においても同様である。また、図2に示されるように、このモータ制御装置1は、フレーム10に対して第1カバー部材20が図中x方向正側から、第2カバー部材30が図中x方向負側から、第3カバー部材40が図中y方向負側から、それぞれ装着されて構成される。実際にはフレーム10には各種の部品(コンデンサ、抵抗素子、スイッチング素子等)が、直接あるいは基板を介して固定されているが、後述する冷却ファン50、第1基板71以外についてはその記載は省略されている。また、第1カバー部材20、第2カバー部材30、第3カバー部材40をフレーム10に装着するための係合構造(フックや開口)が適宜形成されているが、これらについても特許文献1と同様であり、本願発明とは本質的に無関係であるため、記載が省略されている。このように部品が固定されたフレーム10に対して第1カバー部材20、第2カバー部材30、第3カバー部材40を装着することによってこのモータ制御装置1を形成できる構成とすることによって、モータ制御装置1のメインテナンス性を高めることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a
また、フレーム10におけるz方向(第1の方向)の負側(一端側)及びy方向(第2の方向)の正側(一方の側)の端部側には、冷却ファン50が装着されている。冷却ファン50はここからz方向(第1の方向)の正側(他端側)に向けて冷却風を流す。これによって、主にフレーム10側に固定された部品のうち、発熱体となるものがこの冷却風によって冷却される。この冷却風の流れは、以下に説明するようにフレーム10側の構造によって定まる。
A
図3は、部品及び基板が搭載されない状態のフレーム10のみのx方向の正側から(a)、x方向の負側から(b)、みた平面図であり、図4は、x方向正側かつz方向正側(a)、x方向負側かつz方向負側(b)からみた斜視図である。これらに示されるように、フレーム10はz方向(第1の方向)及びy方向(第2の方向)の沿って広がりをもつ。フレーム10に対して固定される部品(発熱体を含む)は、直接あるいは基板を介して特にy方向に沿った複数の箇所において固定される。
Figure 3 is a plan view of the
前記のようにフレーム10には冷却ファン50が装着されるため、冷却ファン50が収納される冷却ファン収納部10Aがy方向正側、z方向負側の端部側に設けられている。冷却ファン50の全体形状は各辺がx、y、z軸と平行とされた略矩形体形状とされ、前記のように冷却風はz方向をその正側に向けて流れる。冷却ファン50はフレーム10に対してビス等によって固定される。また、フレーム10におけるy方向負側には、後述する基板(第1基板71、第2基板72)が設けられる大きな空洞部分である基板収納部10Cが設けられる。これらの基板も、フレーム10に対してビス等によって固定される。
Since the
また、フレーム10のx方向正側の、冷却ファン収納部10A(冷却ファン50)のz方向正側において、x方向正側に向けて突出しz方向に沿って延伸する冷却フィン11が6つ並行に形成されている。このため、フレーム10は、この部分においては冷却フィン11間をz方向正側に向けて流れる冷却風によって効率的に冷却される。このため、フレーム10において冷却フィン11が形成された領域は、冷却風によって特に効率的に放熱が行われる放熱部10Bとなる。
Furthermore, on the positive side of the x direction of the
このモータ制御装置1においては、モータ(サーボモータ)を駆動するための制御回路が形成されている。この制御回路は、外部から入力される制御命令に基いてモータを制御するCPU等を具備する制御用ICと、これによって制御されるインバータ回路、整流回路等で構成される。インバータ回路においては、制御用ICによってオン・オフが制御されるスイッチング素子(IGBT等)、コンデンサ、抵抗素子等が用いられる。また、回生抵抗や緊急停止用のダイナミックブレーキ等に用いられる抵抗器も用いられる。これらの部品がフレーム10に対して固定される際の態様は、特許文献1に記載のモータ制御装置と同様である。図5は、これらが固定された状態のフレーム10の状態をx方向正側(a)、x方向負側(b)からみた斜視図である。
In this
これらの部品のうち、動作時に大電流が流されるために発熱体となる、あるいは動作時に冷却が必要となるものとしては、整流回路に用いられる平滑コンデンサとなる大型のコンデンサ(第1発熱体61)、スイッチング素子(第2発熱体62)、回生抵抗等の抵抗器(第3発熱体63)がある。これらの発熱体以外の構成要素としては、制御用ICや、インバータ回路に用いられる小型コンデンサ等があり、これらに対しては、前記の発熱体が発した熱が伝わりにくいことが要求される。 Among these components, those that become heat sources or require cooling during operation due to the large currents that flow through them during operation include a large capacitor (first heat source 61) that serves as a smoothing capacitor used in a rectifier circuit, a switching element (second heat source 62), and a resistor such as a regenerative resistor (third heat source 63). Components other than these heat sources include control ICs and small capacitors used in inverter circuits, and it is required that these do not easily transmit the heat generated by the heat sources.
図5(a)において、制御用IC等が搭載された第1基板71は、フレーム10における放熱部10Bよりもy方向負側において広い面積をもって設けられている。ここで、第1基板71はyz平面をその主面とする平板状であり、制御用IC等は、この第1基板71におけるx方向負側(図中奥側)に搭載されている。また、第3発熱体63は、放熱部10Bにおいて冷却フィン11に固定されている。
In FIG. 5(a), the
図5(b)において、小型のコンデンサや抵抗素子等が搭載されてインバータ回路等が形成される第2基板72も、放熱部10Bよりもy方向負側において広い面積をもって設けられている。第2基板72はyz平面をその主面とする平板状であり、これに搭載されるコンデンサ等は、そのx方向正側(図中奥側)に搭載されている。第2基板72は第1基板71と対向するように設けられている。また、前記の第1発熱体61(図中2つ)は整流回路に用いられるため、これらもこの第2基板72におけるy方向正側かつz方向正側に固定され、これらは大型であるため、第2基板72から第1基板71がある側(x方向正側)に向けて突出する。ここで、図5(a)に示されるように、2つの第1発熱体61の冷却効率を高めるために、第1基板71には切り欠きが設けられ、この部分で第1発熱体61が露出している。この構成は、特許文献1に記載されたものと同様である。
In FIG. 5(b), the
また、図5(b)に示されるように、第2発熱体62は、放熱部10Bにおけるx方向負側の面において、y方向正側の端部付近に固定されている。実際には第2発熱体62は前記のようなスイッチング素子であり、これが複数設けられており、ここではこれらのスイッチング素子がz方向に沿って配列されたものとして、z方向に細長い第2発熱体62として記載されている。フレーム10における第2発熱体62が固定された面の裏側には、前記の冷却フィン11が設けられている。
As shown in FIG. 5(b), the
このため、放熱部10Bに固定された第2発熱体62が発生した熱は放熱部10B(フレーム10)に伝わり、x方向正側(裏側)で、冷却フィン11間を流れる冷却風によって放熱される。第3発熱体63の放熱も、同様に冷却フィン11間を流れる冷却風によって行われる。このように放熱部10B(第2発熱体62、第3発熱体63)を冷却した後の高温となった冷却風は図1、2における第1カバー部材20のz方向正側の面(上面)に形成された小さな複数の開口(排気口20A)を介して外部に排出される。このため、第1基板71に搭載された制御用IC等は、このように高温となった冷却風には曝されない。
Therefore, the heat generated by the
ここで、このフレーム10においては、冷却ファン50からの冷却風の風路が、フレーム10に対するx方向正側における第1の風路と、x方向負側における第2の風路に分岐され、第1の風路と第2の風路では冷却風の流れる方向が異なるように設定される。第2の風路によって、特に第2基板72に搭載された第1発熱体61の冷却を効率的に行わせることができる。
Here, in this
このためのフレーム10の構造について説明する。このように冷却風をフレーム10におけるx方向正側とx方向負側で分割して流すために図3(b)における風路分離部12が放熱部10Bのy方向負側かつ冷却ファン50のz方向正側に設けられ、かつ風路分離部12のz方向正側(冷却風の下流側)、x方向負側には、導風部13が設けられている。風路分離部12は、x方向の正側、負側の表面が共にyz平面と平行とされた(あるいはx方向と交差する)平板状の部分であり、冷却風は風路分離部12のx方向正側となる第1の風路、負側となる第2の風路を共にz方向に沿ってz方向正側に向けて流れる。
The structure of the
一方、導風部13がx方向負側において風路分離部12のz方向正側に設けられ、この導風部13は、xz平面がy方向負側に向けて傾斜した形態の平面を具備する。図6は、フレーム10のy方向に垂直な断面図であり、図6(a)は図3(b)におけるI-I方向(風路分離部12及び導風部13が設けられた箇所)の断面、図6(b)は図3(b)におけるII-II方向(風路分離部12及び導風部13が設けられない箇所)の断面、をそれぞれ示す。どちらにおいても、冷却フィン11間の断面が示されている。また、ここでは、冷却ファン50、第1カバー部材20、第2カバー部材30も記載されている。
Meanwhile, the
ここで、冷却ファン50のz方向正側には冷却ファンカバー51が設けられ、冷却ファンカバー51に形成された開口である冷却風排出口51Aから前記のようにz方向正側に冷却風が発せられる。風路分離部12がこの冷却ファンカバー51と当接するように、冷却ファン50はフレーム10に対して固定される。このため、図6(a)(b)に示されるように風路分離部12の有無に関わらずフレーム10のx方向正側の第1の風路では矢印A1で示されるように冷却風はz方向正側に向けて流れる。また、風路分離部12がある場合(図6(a))においては、風路分離部12のx方向負側の第2の風路においても、矢印A2に示されるように、冷却風はz方向正側に向けて流れる。また、x方向正側からみた図3(a)に示されるように、フレーム10のx方向正側の第1の風路においては、冷却風は前記のように冷却フィン11間を矢印A3に示すようにz方向正側に向けて流れ、前記のように図1、2における第1カバー部材20の排気口20Aから外部に排出される。なお、前記のように風路分離部12は冷却ファン50(冷却ファンカバー51)と当接するが、フレーム10(放熱部10B)側に形成された冷却フィン11は冷却ファンカバー51とは当接しない。これによって、風路分離部12と冷却ファンカバー51との間に空隙が形成されることが抑制され、第1の風路、第2の風路を確実に分岐させて形成することができる。
Here, a cooling
一方、x方向負側からみた図3(b)に示されるように、x方向負側の第2の風路ではこの冷却風は導風部13の存在によって矢印A4に示されるように、その進行方向がy方向負側に向けて偏向される。このため、図5(b)における第1発熱体61はこの冷却風によって冷却される。第1発熱体61を冷却後に高温となった冷却風は、その後に図1、2における第2カバー部材30のz方向正側の面(上面)に形成された小さな複数の開口(排気口30A)、あるいは第1カバー部材20における排気口20Aよりもy方向負側に設けられた排気口20Bを介して外部に排出される。この際、図5(b)に示されたように、第1発熱体61は第2基板72におけるy方向正側かつz方向正側に存在するため、第2基板72に搭載された制御用IC等は高温となった冷却風には曝されない。
On the other hand, as shown in FIG. 3(b) from the negative x-direction side, in the second air passage on the negative x-direction side, the direction of travel of this cooling air is deflected toward the negative y-direction side as shown by arrow A4 due to the presence of the
一方、このフレーム10においては、図6(a)に示されるように、導風部13はフレーム10における段差部として設けられているため、図6(a)における導風部13よりもz方向正側あるいはy方向正側のフレーム10の表面は、風路分離部12よりもx方向負側に突出する。このため、この部分での冷却フィン11のx方向に沿った高さを大きくすることができる。図6(a)(b)に示されるように、この部分では放熱部10Bと第2カバー部材30との間の間隔が狭くなるために、この部分では冷却風は流れにくくなるが、代わりに前記のように冷却フィン11を高くすることができるため、この放熱を図3(a)における矢印A3に沿って流れる冷却風によって行うことができる。また、この間隔が狭くなるために、放熱部10Bにおけるx方向負側には第1発熱体61(大型のコンデンサ)のような大型の部品を設置することは困難である。これに対して、スイッチング素子のような半導体素子(第2発熱体62)は第1発熱体61と比べて薄いため、図5(b)のように放熱部10Bにおけるx方向負側に搭載することができる。
On the other hand, in this
このため、上記のようにフレーム10に対するx方向正側と負側で冷却風の流れる向きを変えることによって、上記のように発熱体と発熱体以外の部品をフレームに高密度で固定した場合でも、冷却ファン50を用いて、各発熱体の放熱を高効率で行うことができる。この際、発熱体以外の部品が、これらの放熱のために高温となった冷却風に曝されることも抑制される。
Therefore, by changing the direction of the cooling air flow between the positive and negative sides of the x-direction relative to the
また、特許文献1に記載の技術と比べて、上記のような冷却のための構造(風路分離部12、導風部13)はフレーム10に設けられ、カバー部材(第1カバー部材20、第2カバー部材30)において冷却に関わるのは冷却風の排気口のみである。このような形状のフレーム10は、アルミニウムの鋳造によって容易に大量生産が可能である。このため、特許文献1に記載の構成と比べて、上記の構成を安価に実現することができる。
In addition, compared to the technology described in
また、上記の例では、フレーム10(放熱部10B)のx方向正側の第1の風路においては冷却フィン11が形成されたために、この側では冷却風を冷却フィン11(z方向)に沿って流す必要がある。これに対して、フレーム10のx方向負側の第2の風路においては、特にこちら側の冷却風で冷却される発熱体(上記の例では第1発熱体61)や発熱体以外の部品(上記の例では制御用IC等)の位置に応じてこの流れを適宜設定することが好ましい。導風部の構成は、上記の例以外でも、このような流れを実現でき、かつ容易に形成できる形状として適宜設定される。
In addition, in the above example, since the cooling
また、第1の風路、第2の風路の各々における冷却風の流量は、例えば風路分離部のx方向における位置の設定等によって調整が可能である。例えば、図6(a)において風路分離部12をよりx方向正側に設けることによって、第2の風路(x方向負側)における冷却風の流量を多くとることができ、第1発熱体61の冷却をより効率的に行うことができる。逆に、図6(a)において風路分離部をよりx方向負側に設けることによって、第1の風路(x方向正側)における冷却風の流量を多くとることができ、放熱部10B(第2発熱体62、第3発熱体63)の冷却をより効率的に行うことができる。こうした設定は、設置される発熱体の特性等に応じて適宜行うことができる。
The flow rate of the cooling air in each of the first air passage and the second air passage can be adjusted, for example, by setting the position of the air passage separation section in the x direction. For example, by locating the air
(本形態の主な特徴)
本実施形態の特徴を簡単に纏めると次の通りである。
(1)このモータ制御装置1は、冷却風が内部を流されることによって、搭載される部品の一部である発熱体の冷却が行われ、第1の方向に沿った一端側(z方向負側)から他端側(z方向正側)に向かう冷却風を生成する冷却ファン50と、第1の方向(z方向)、及び第1の方向(z方向)と垂直な第2の方向(y方向)に沿って広がり、第2の方向(y方向)に沿った複数の箇所において部品が固定され、かつ一端側(z方向負側)、及び第2の方向における一方の側(y方向正側)において冷却ファン50が固定されたフレーム10と、を具備し、フレーム10における冷却ファン50の他端側(z方向正側)に、第1の方向(z方向)及び第2の方向(y方向)と垂直な第3の方向(x方向)と交差する面状の風路分離部12が設けられ、風路分離部12よりも冷却風の下流側において、フレーム10からみた第3の方向(x方向)における正側と負側で、冷却風が流される方向が異なる。
(Main features of this embodiment)
The features of this embodiment can be briefly summarized as follows.
(1) This
この構成においては、単一の冷却ファン50から発せられた冷却風の風路が風路分離部12によって、x方向(冷却風が冷却ファンから発せられる方向と垂直な方向)におけるフレーム10を挟んだ両側で2つ(第1の風路、第2の風路)に分岐される。これによって、各々の風路における冷却風の流れる向きが異なるように設定され、各々の風路を流れる冷却風によって、異なる発熱体をそれぞれ効率的に冷却することができる。
In this configuration, the air path of the cooling air emitted from a
(2)冷却ファン50のz方向正側における冷却風の出口である冷却風排出口51Aが設けられた冷却ファンカバー51と、風路分離部12とが当接して設けられている。
この構成によれば、風路分離部12による冷却風の風路の分離が特に厳格に行われる。このため、特に各発熱体の冷却を効率的に行うことができる。
(2) The cooling
According to this configuration, the air-
(3)フレーム10のx方向正側において、冷却ファン50のz方向正側におけるフレーム10には、z方向に沿って延伸する冷却フィン11が複数並行に形成されている。
この構成によれば、x方向における一方の側の風路(第1の風路)によって冷却風を冷却フィン11の間に流すことができるために、フレーム10における冷却フィン11が形成された領域(放熱部10B)における冷却効率を特に高くすることができる。
(3) On the positive side of the
With this configuration, cooling air can be caused to flow between the cooling
(4)フレーム10のx方向負側において、風路分離部12を通過後の冷却風をy方向負側に向けて偏向させる表面を具備する導風部13が形成されている。
この構成によって、風路分離部12によって形成された第1の風路と第2の風路における冷却風の流れが異なるように設定され、特に第x方向負側(第2の風路)において、導風部13によって冷却風の流れる向きが放熱部10Bから離れる側に偏向される。これによって、その下流側における放熱部10Bから離間した箇所の発熱体の冷却を行うことができる。
(4) On the negative side in the x direction of the
With this configuration, the flow of cooling air in the first air passage and the second air passage formed by the air
(5)導風部13は、フレーム10のx方向負側の表面を風路分離部12よりもx方向負側に突出させる段差部として形成されている。
フレーム10において導風部13をこのような段差部として特に容易に形成することができる。また、こうした構成によって放熱部10Bをx方向におけるより負側に設けることができるため、冷却フィン11をより高く形成することができ、放熱部10Bの冷却効率を高めることができる。
(5) The
It is particularly easy to form the
(6)モータの制御を行う制御用ICが搭載された第1基板71が冷却ファン50よりもy方向負側においてフレーム10に固定されている。
この構成においては、発熱体が発する熱から保護する対象となる制御用ICが、冷却ファン50あるいはこれに隣接した放熱部10Bから離間して設けられる。
(6) The
In this configuration, the control IC to be protected from the heat generated by the heat generating element is provided away from the cooling
(7)第1発熱体61が搭載された第2基板72が、第1基板71よりもx方向負側において第1基板71と対向してフレーム10に固定され、第1発熱体61は、第2基板72におけるz方向正側かつy方向正側においてx方向正側に向けて突出するように搭載され、第1基板71には、x方向正側からみて、第1発熱体61を露出させる切り欠きが設けられている。
この構成においては、第2基板72に整流回路を構成した場合において冷却が必要となる大型の平滑コンデンサ等が第1発熱体61とされる。この構成によって、特にこの第1発熱体61の冷却を、第2の風路を流れる冷却風によって効率的に冷却することができる。
(7) The
In this configuration, a large smoothing capacitor or the like that requires cooling when a rectifier circuit is configured on the
(8)第2発熱体62が、フレーム10において冷却フィン11が形成された領域のx方向負側に固定されている。
(9)第3発熱体63が、冷却フィン11に対して固定されている。
これらの構成によって、第2発熱体62、第3発熱体63が、冷却フィン11が形成された放熱部10Bに固定されて冷却される。この際、薄膜状の発熱体(スイッチング素子)を第2発熱体62、回生抵抗等の抵抗器を第3発熱体63とすることができ、これらを放熱部10Bにおいて効率的に冷却することができる。
(8) The
(9) The
With these configurations, the
(10)冷却風が流された状態でフレーム10をx方向の正側、負側からそれぞれ覆う第1カバー部材20、第2カバー部材30を具備する。
これらのカバー部材とフレーム10を組み合わせた構成とすることによって、前記のように発熱体の冷却を高効率で行うと共に、組立性やメインテナンス性を向上させることができる。
(10) The
By combining these cover members with the
本発明を、実施形態及びその変形例をもとに説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on an embodiment and its modified examples, but this embodiment is merely an example, and those skilled in the art will understand that various modifications are possible in terms of the combination of each component, and that such modifications are also within the scope of the present invention.
1 モータ制御装置
10 フレーム
10A 冷却ファン収納部
10B 放熱部
10C 基板収納部
11 冷却フィン
12 風路分離部
13 導風部
20 第1カバー部材
20A、20B、30A 排気口
30 第2カバー部材
40 第3カバー部材
50 冷却ファン
51 冷却ファンカバー
51A 冷却風排出口
61 第1発熱体
62 第2発熱体
63 第3発熱体
71 第1基板
72 第2基板
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
第1の方向に沿った一端側から他端側に向かう前記冷却風を生成する冷却ファンと、
前記第1の方向、及び前記第1の方向と垂直な第2の方向に沿って広がり、前記第2の方向に沿った複数の箇所において前記部品が固定され、かつ前記一端側、及び前記第2の方向における一方の側において前記冷却ファンが固定されたフレームと、
を具備し、
前記フレームにおける前記冷却ファンの前記他端側に、前記第1の方向及び前記第2の方向と垂直な第3の方向と交差する面状の風路分離部が設けられ、
前記風路分離部よりも前記冷却風の下流側において、前記フレームからみた前記第3の方向における一方の側と他方の側で、前記冷却風が流される方向が異なることを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device in which cooling air is circulated inside to cool a heat generating body that is a part of a mounted component,
a cooling fan that generates the cooling air flowing from one end side to the other end side along a first direction;
a frame that extends along the first direction and a second direction perpendicular to the first direction, the component is fixed at a plurality of points along the second direction, and the cooling fan is fixed at one end side and one side in the second direction;
Equipped with
a planar air passage separation portion intersecting a third direction perpendicular to the first direction and the second direction is provided on the other end side of the cooling fan in the frame,
A motor control device characterized in that, downstream of the cooling air from the air path separation section, the direction in which the cooling air flows differs between one side and the other side in the third direction as seen from the frame.
前記第1発熱体は、前記第2基板における前記他端側かつ前記第2の方向における前記一方の側において前記第3の方向における前記一方の側に向けて突出するように搭載され、
前記第1基板には、前記第3の方向における前記一方の側からみて、前記第1発熱体を露出させる切り欠きが設けられたことを特徴とする請求項6に記載のモータ制御装置。 a second substrate on which a first heating element serving as the heating element is mounted is fixed to the frame so as to face the first substrate on the other side in the third direction relative to the first substrate;
the first heating element is mounted on the second substrate so as to protrude from the other end side and the one side in the second direction toward the one side in the third direction,
7. The motor control device according to claim 6, wherein the first substrate is provided with a notch through which the first heating element is exposed when viewed from the one side in the third direction.
10. The motor control device according to claim 1, further comprising cover members that cover the frame from the one side and the other side in the third direction while the cooling air is flowing.
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