CN105827178A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，可以通过减少金属板来降低成本。此外，上述电动机控制装置具有高耐振动性，能够简单地组装，并且安装在控制盘上时的设置面积小。所述电动机控制装置具有：主电路基板，安装有半导体；外壳，内置有主电路基板；以及散热片，与半导体接触，对从所述半导体产生的热量进行散热，散热片贯通形成在控制盘的侧面板上的贯通孔，并且位于控制盘的外部侧。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置。

背景技术

驱动主轴同步电动机的电动机控制装置具有主电路基板、控制基板、动力制动电阻、防冲击电阻和箱体。在主电路基板上安装有保险丝和使转换器输出平滑化的电解电容器等大型元件。

在控制基板上安装有CPU和IC等控制逆变器的电路元件。箱体具有：金属板，支撑主电路基板、控制基板、动力制动电阻和防冲击电阻；以及散热片，对转换器和逆变器的半导体元件进行冷却。

这种电动机控制装置安装在包含于设备中的控制盘。控制盘具有箱型形状。在控制盘内部的背面安装有电动机控制装置。当电动机控制装置的发热量大时，在控制盘的外部设置有电动机控制装置的散热片。由此，进行所谓的盘外冷却。

在日本专利公开公报特开平5-38144号中公开了实现这种电动机控制装置薄型化例子。在日本专利公开公报特开平5-38144号记载的电动机控制单元中，单元外壳具有扁平的大体长方体形状。以与上述单元外壳大面积侧的壁大体平行的方式配置有印刷线路板，该印刷线路板安装有半导体模块。以与单元外壳大面积侧的壁面大体平行、且靠近一个壁的方式配置有板状的加热板。加热板的一部分配置在单元外壳内，加热板的其他部分向单元外壳外伸出。半导体模块的散热用安装面与单元外壳内的加热板接触。此外，散热片与单元外壳外的加热板的两侧接触。此外，在上述电动机控制单元中，以上述散热片的高度和加热板的厚度的和与单元外壳的宽度大体相同的方式，使位于加热板一个面上的散热片的高度与位于加热板另一个面上的散热片的高度相互不同。由此，在日本专利公开公报特开平5-38144号记载的电动机控制单元中，使用加热板并实现了薄型化。

但是存在加热板价格高的问题。此外，还存在电动机控制装置的宽度虽变窄、但电动机控制装置的纵深变长的问题。特别是如果散热部的纵深变长，则存在控制盘的纵深变长而使设备大型化的问题。

日本专利公开公报特开平5-260763号记载的逆变器装置包括主电路部和控制电路，该控制电路控制包含在该主电路部内的开关元件的开关。在上述逆变器装置中，所述主电路部包括作为所述开关元件的半导体元件和散热用冷却装置。所述控制电路由安装有电子元件的印刷线路板构成。在一个金属板机架上安装有所需要的全部电子元件，所述电子元件包括所述主电路部的半导体元件和散热用冷却件。

通过将外壳安装在所述金属板机架上来覆盖该金属板机架的上表面，该外壳收纳构成所述控制电路的印刷线路板。通过将侧板安装在该机架上来覆盖所述金属板机架的左右两侧部。通过将底板安装在该机架上来覆盖所述金属板机架的底面。

此外，将固定装置安装在所述金属板机架上，该固定装置用于将所述逆变器装置自身安装在另外的箱体的内部。上述逆变器装置具有作为整体的单元结构。

但在日本专利公开公报特开平5-260763号的逆变器装置中，为了构成逆变器装置(电动机控制装置)，大多使用金属板。此外，由于电动机控制装置为大型装置，所以需要强度高的金属板。其结果，存在提高了金属板的成本问题。此外，还存在将逆变器装置设置在控制盘上时设置面积变大的问题。

在日本专利公开公报特开平6-284522号中记载了一种能够良好地进行自然冷却的控制盘。但是，控制盘的结构复杂。此外，在控制盘的背面安装有电动机控制装置。而且，电动机控制装置占用了控制盘背面较大的面积。因此，存在用户即使想要在控制盘内追加独自的控制装置时也没有追加的余地的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供以下的电动机控制装置。在所述电动机控制装置中，可以通过减少金属板来降低成本。此外，所述电动机控制装置具有高耐振动性，能够简单地组装且安装在控制盘上时的设置面积小。

本发明提供一种电动机控制装置(本电动机控制装置)具有：主电路基板，安装有半导体；外壳，内置有所述主电路基板；以及散热片，与所述半导体接触，对从所述半导体产生的热量进行散热，所述散热片贯通形成在控制盘的侧面板上的贯通孔，并且位于所述控制盘的外部侧。

优选的是，所述半导体包含在转换器或逆变器内。

优选的是，所述外壳具有基座金属板和盖，所述基座金属板至少具有所述侧面板侧的侧板，所述盖至少具有与所述侧面板侧相反侧的内部侧板，所述主电路基板安装在所述基座金属板上。

优选的是，本电动机控制装置具有形成有控制电路的控制基板，所述主电路基板和所述控制基板与所述侧面板平行配置。

优选的是，所述控制基板的元件配置在所述控制基板的所述主电路基板侧，所述主电路基板的元件配置在所述主电路基板的所述控制基板侧。

在本电动机控制装置中，可以通过减少金属板来降低成本。此外，本电动机控制装置具有高耐振动性，能够简单地进行组装，并且安装在控制盘上时的设置面积小。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的电动机控制装置的说明图。

图2是表示安装在控制盘上的、本发明实施方式的电动机控制装置的说明图。

图3是表示所述电动机控制装置结构的说明图。

图4是表示散热片、控制盘右侧面板和侧板的结构关系的说明图。附图标记说明

1电动机控制装置

10外侧外壳

10a风扇

11外壳

20基座金属板

21下侧板

22侧板

22a基座金属板贯通孔

23上侧板

24背侧板

30盖

31内部侧板

32表面侧板

32a表面侧贯通孔

40控制基板

50主电路基板

50a半导体

60散热片

70螺柱

100控制盘

101控制盘右侧面板(侧面板)

101a贯通孔

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

下面，对本发明的实施方式进行说明。

图1是本发明实施方式的电动机控制装置的说明图。

如图1所示，电动机控制装置1具有外壳11。该外壳11具有基座金属板20和盖30。在基座金属板20上安装有散热片60。

图2是表示安装在控制盘上的电动机控制装置1的说明图。

如图2所示，电动机控制装置1安装在控制盘100上。控制盘100至少具有：控制盘右侧面板101、控制盘背面板102、控制盘左侧面板103、控制盘上面板104和控制盘底面板105。

另外，控制盘100在具有控制盘右侧面板101、控制盘背面板102、控制盘左侧面板103、控制盘上面板104和控制盘底面板105的基础上，还可以具有设置在前面侧的门等。控制盘100通过控制盘右侧面板101、控制盘背面板102、控制盘左侧面板103、控制盘上面板104和控制盘底面板105而具有前面侧敞开的箱形状。由此，在控制盘100的内部形成有控制盘内部空间100a。上述控制盘内部空间100a能够配置利用电动机控制装置1驱动的各种机械的控制设备、它们的布线以及用户进行操作的操作部(开关)等。因此，配置在控制盘内部空间100a内的电动机控制装置1优选尽可能紧凑。此外，电动机控制装置1希望配置在尽可能避免妨碍配置在控制盘内部空间100a内的、其他设备的配置的位置。

本实施方式的电动机控制装置1安装在控制盘100内的控制盘右侧面板101上。因此，电动机控制装置1能够尽可能地避免妨碍配置在控制盘内部空间100a内的其他设备的配置。即，如果电动机控制装置1安装在控制盘背面板102上，则安装在控制盘内部空间100a的中心附近。在这种情况下，电动机控制装置1挤压用于安装其他设备的空间。而本实施方式的电动机控制装置1安装在控制盘右侧面板101上。因此，能够空出控制盘内部空间100a中心附近的空间。其结果，能够确保用于安装其他设备的空间。

外壳11能够形成具有左右方向薄的厚度。由此，如图2所示，可以进一步空出控制盘内部空间100a中心附近的空间。因此，更容易确保用于安装其他设备的空间。由此，本实施方式的电动机控制装置1能够更有效地利用控制盘100内的空间。

另外，在本实施方式中，电动机控制装置1安装在控制盘右侧面板101上。代替于此，电动机控制装置1也可以安装在左侧的控制盘左侧面板103上。

图3是电动机控制装置1更详细的说明图。

在电动机控制装置1的外壳11内，至少收容有主电路基板50和控制基板40。

基座金属板20例如形成在外壳11内的控制盘右侧面板101侧。基座金属板20具有：侧板22、上侧板23、下侧板21和背侧板24。但基座金属板20最低限度具有侧板22即可。侧板22与控制盘右侧面板101接触。侧板22利用各种方法(例如螺栓、螺母和螺钉等)与控制盘右侧面板101连接。由此，固定侧板22的位置。在侧板22上形成有基座金属板贯通孔22a。上述基座金属板贯通孔22a的形状比散热片60小。由此，可以将散热片60固定在基座金属板20上。

为了进行外壳11内的散热，即便是很少，也可以在上侧板23和下侧板21上形成狭缝状的冷却用孔。

也可以在背侧板24的内部侧位置上配置动力制动电阻和防冲击电阻。当在上述位置上配置有动力制动电阻和防冲击电阻时，能够实现布线容易化。

侧板22、上侧板23、下侧板21和背侧板24优选通过折弯加工一张板而形成。由此，能够容易地制造基座金属板20。

另外，在侧板22和背侧板24上配置有主电路基板50和控制基板40等电动机控制装置1的主要元件。主电路基板50安装在侧板22上。因此，电动机控制装置1的重量物几乎都配置在侧板22侧。

盖30具有表面侧板32和内部侧板31。内部侧板31例如形成在与外壳11的控制盘右侧面板101侧的相反侧。外壳11具有如下结构：在利用盖30的表面侧板32和内部侧板31的基础上，利用基座金属板20的侧板22、上侧板23、下侧板21和背侧板24，覆盖外壳11的全部六个面。

可以在表面侧板32上形成多个表面侧贯通孔32a。例如导线或连接器等通过表面侧贯通孔32a，上述导线或连接器等用于将电动机控制装置1内部的主电路基板50和控制基板40等各种装置与控制盘内的其他装置等连接。

表面侧贯通孔32a与主电路基板50和安装在控制基板40上的接口对应。另外，盖30只要至少具有表面侧板32和内部侧板31中的一个即可。优选的是，通过对一张板进行折弯加工来形成盖30。由此，能够容易地制造盖30。

盖30具有避免直接与重量物连接的结构。因此，与基座金属板20相比，盖30重量轻，且具有不需要高强度的结构。因此，盖30也能够由轻量材料形成。即，盖30能够由薄的金属板形成，或者也能够由树脂等形成。

如上所述，外壳11由盖30和基座金属板20两个构件构成。由此，可以减少用于制造外壳11的金属板的张数。其结果，能够削减外壳11的制造成本。

主电路基板50安装有包含在转换器和逆变器等中的半导体50a。电动机被驱动时上述半导体50a产生大量热量。因此，半导体50a与散热片60接触。由此，半导体50a的热量通过散热片60向外部排出。即，散热片60与半导体50a接触，对从半导体50a产生的热量进行散热。

半导体50a配置在主电路基板50的侧板22侧的位置上。散热片60安装在侧板22侧。安装在主电路基板50上的各种电子元件等中的、具有较大的主电路基板50的垂直方向的高度的电子元件(特别是保险丝和电解电容器)安装在主电路基板50的侧板22侧。由此，能够在主电路基板50和侧板22之间配置各种元件。此外，通过以使半导体50a相对于散热片60适当分布的方式，将多个半导体50a配置在主电路基板50上，能够使散热片60薄型化。

控制基板40具有配置有控制用的电子元件等的控制电路。安装在控制基板40上的电子元件等中的、具有较大的控制基板40的垂直方向的高度的电子元件安装在主电路基板50侧。由此，能够将控制基板40和内部侧板31配置成它们的间隔为最低限度。

安装在控制基板40上的、与上位装置等的接口(连接器等)在控制基板40中配置在主电路基板50侧。并且，安装在主电路基板50上的、与电源和电动机等的接口(连接器等)在主电路基板50中配置在控制基板40侧。另外，上述接口也具有较大的控制基板40或主电路基板50的垂直方向的高度。

主电路基板50和控制基板40配置成与控制盘右侧面板101平行或大体平行。安装在主电路基板50和控制基板40上的电子元件(包括电容器和接口)主要配置在主电路基板50和控制基板40之间。即，控制基板40的元件(电子元件；至少一部分电子元件)配置在控制基板40的主电路基板50侧，主电路基板50的元件(电子元件；至少一部分电子元件)配置在主电路基板50的控制基板40侧，关于这些电子元件，通过将主电路基板50和控制基板40的各电子元件配置在相互空出的空间(不干扰的空间)内，能够使主电路基板50和控制基板40尽可能地接近。由此，能够使电动机控制装置1整体的厚度(侧板22和内部侧板31之间的距离)变小。此外，散热片60向外壳11的外部伸出。因此，能够使外壳11的厚度(≈侧板22和内部侧板31之间的距离)变小。

其中，利用螺柱70等间隔件将控制基板40与主电路基板50的距离保持为规定的距离，并且将控制基板40固定在主电路基板50上。此外，主电路基板50自身也固定在侧板22上。因此，主电路基板50和控制基板40两者都固定在侧板22上。其结果，具有较重重量的、构成电动机控制装置1的部件固定在侧板22上。并且，侧板22还固定在控制盘右侧面板101上。因此，能够更牢固地固定电动机控制装置1的几乎整个内部结构。其结果，能够提高电动机控制装置1的耐振动性。

在控制盘右侧面板101上形成有贯通孔101a，该贯通孔101a用于将散热片60配置在控制盘100的外部侧位置上。在此，优选的是，贯通孔101a以散热片60能贯通的方式具有与散热片60相似且比散热片60稍大的形状。但贯通孔101a的形状只要能够使散热片60贯通并通过即可。贯通孔101a的形状也可以与散热片60的形状不是相似形状。

在控制盘右侧面板101上配置有外侧外壳10，该外侧外壳10覆盖位于控制盘100外侧的散热片60。在上述外侧外壳10上配置有风扇10a，该风扇10a用于向散热片60送风。利用上述风扇10a对散热片60进行强制冷却。作为散热片60可以采用薄型的散热片。因此，也可以使外侧外壳10成为薄的结构。

这样，散热片60贯通形成在控制盘100的控制盘右侧面板101上的贯通孔101a，并且配置在控制盘100的外侧。由此，可以抑制控制盘内部空间100a的温度上升，并且可以将外部的空气用于冷却。其结果，能够可靠地对半导体50a进行冷却。

在具有这种结构的控制盘100中，作为最重的构件的散热片60配置在控制盘右侧面板101的外侧、即控制盘100的外侧。另一方面，如上所述，电动机控制装置1的其他构件(主电路基板50等)配置在控制盘右侧面板101的内侧、即控制盘100的内侧。由此，在控制盘右侧面板101的内外配置有电动机控制装置1的构件。因此，在控制盘100中，电动机控制装置1的重量能够以控制盘右侧面板101为中心大体均衡。其结果，能够提高电动机控制装置1(控制盘100)的耐振动性。

对电动机控制装置1的组装方法进行说明。将散热片60固定在基座金属板20上。将多个半导体50a安装在散热片60上。此外，将主电路基板50安装在上述半导体50a上。此后，通过螺柱70将控制基板40安装在半导体50a上。并且，将盖30固定在基座金属板20上。由此，完成电动机控制装置1的组装。

图4是说明散热片60、控制盘右侧面板101和侧板22的结构关系的说明图。

如图4所示，散热片60贯通形成在控制盘右侧面板101上的贯通孔101a，且向控制盘100的外部露出。并且，外侧外壳10位于覆盖上述露出的散热片60的位置上(参照图2)。此外，如图4所示，散热片60固定在侧板22上。

本发明的侧面板的一例是控制盘右侧面板101和控制盘左侧面板103。但是，本发明并不限于以上的实施方式。本发明也可以具有与使用状况对应的不同的结构。

电动机控制装置1也可以配置在如下位置上：尽可能不妨碍配置在控制盘内部空间100a内的其他设备的配置。

安装在主电路基板50上的各种电子元件等在基板的垂直方向上具有较大高度的电子元件(特别是保险丝和电解电容器)可以安装在主电路基板50的侧板22侧。即使在控制基板40上沿基板的垂直方向具有较大高度的电子元件也可以安装在主电路基板50侧。

具有最重重量的散热片60能够以控制盘右侧面板101为中心，配置在控制盘100的外侧。另一方面，如上所述，主电路基板50等能够以控制盘右侧面板101为中心，配置在控制盘100的内侧。由此，成为以控制盘右侧面板101为中心在重量上取得平衡的结构。其结果，能够提高耐振动性。

电动机控制装置1的组装方法还可以是如下方法。将散热片60固定在基座金属板20上。并在散热片60上安装多个半导体50a。此外，将主电路基板50安装在上述半导体50a上。此后，通过螺柱70安装控制基板40。并且，在固定盖30后完成电动机控制装置1的组装。

本发明的实施方式可以是以下的第一～第四电动机控制装置。

第一电动机控制装置具有：主电路基板，安装有半导体；外壳，内置有所述主电路基板；以及散热片，与所述半导体接触，对所述半导体产生的热量进行散热，所述散热片贯通形成在控制盘侧面的侧面板上的贯通孔，并且位于所述控制盘的外部侧。

第二电动机控制装置在第一电动机控制装置的基础上，所述半导体构成转换器或逆变器。

第三电动机控制装置在第一或第二电动机控制装置的基础上，所述外壳具有基座金属板和盖，所述基座金属板至少具有所述侧面板侧的侧板，所述盖至少具有与所述侧面板侧相反侧的内部侧板，所述主电路基板安装在所述基座金属板上。

第四电动机控制装置在第一～第三中任意一个电动机控制装置的基础上，所述电动机控制装置具有形成有控制电路的控制基板，所述主电路基板和所述控制基板配置成与所述侧面板平行。

第五电动机控制装置在第四电动机控制装置的基础上，所述控制基板在所述主电路基板侧配置有元件，所述主电路基板在所述控制基板侧配置有元件。

按照第一～第四电动机控制装置，能够通过减少金属板来降低成本，提高耐振动性，组装简单且安装在控制盘上时的设置面积小。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (6)

1.一种电动机控制装置，其特征在于具有：

主电路基板，安装有半导体；

外壳，内置有所述主电路基板；以及

散热片，与所述半导体接触，对从所述半导体产生的热量进行散热，

所述散热片贯通形成在控制盘的侧面板上的贯通孔，并且位于所述控制盘的外部侧。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，所述半导体包含在转换器或逆变器内。

3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述外壳具有基座金属板和盖，

所述基座金属板至少具有所述侧面板侧的侧板，

所述盖至少具有与所述侧面板侧相反侧的内部侧板，

所述主电路基板安装在所述基座金属板上。

4.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述外壳具有基座金属板和盖，

所述基座金属板至少具有所述侧面板侧的侧板，

所述盖至少具有与所述侧面板侧相反侧的内部侧板，

所述主电路基板安装在所述基座金属板上。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于，所述电动机控制装置具有形成有控制电路的控制基板，

所述主电路基板和所述控制基板与所述侧面板平行配置。

6.根据权利要求5所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述控制基板的元件配置在所述控制基板的所述主电路基板侧，

所述主电路基板的元件配置在所述主电路基板的所述控制基板侧。