JP2017098274A - ヒートシンク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一体化された駆動装置の設置方向を変更しても、駆動装置を効率的に冷却することのできるヒートシンク装置を得る。【解決手段】ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される空間において、ｘ−ｙ平面と平行に位置するベース（６）の表面をｙ方向に沿って第１区画、第２区画および第３区画に３分割し、それぞれの区画に立設されるフィン（７，８，９，１０）の形状および配置を区画ごとに変化させることで、自然対流の吸気面積が拡大するようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、制御回路内の発熱素子を冷却する放熱フィン（以下、フィンと省略する）が設けられたヒートシンク装置に関するものである。

従来から、半導体素子等といった電子部品（発熱素子）は、複数のフィンが設けられたヒートシンク装置によって冷却される。また、ヒートシンク装置内の収納部に設けられた制御回路が制御する駆動装置と、ヒートシンク装置とが一体化されることがある。

具体的には、制御回路を収納する筐体の外面にフィンを設けたヒートシンク装置が一体的に取り付けられたモータが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ヒートシンク装置と一体化したモータの設置方向によらずに、ヒートシンク装置によってモータが自然空冷されるように構成されている。

特開平１１−１２２８７５号公報（６頁、図５）

しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
ヒートシンク装置と一体化した駆動装置を設置する場合、駆動装置の設置方向によって、一部のフィンの冷却性能や放熱能力が低下し、全体として冷却性能が低下するという問題がある。

より具体的に説明すると、特許文献１に記載の従来技術においては、モータの設置方向を変更した場合に、一部のフィンでは自然冷却が可能であるが、一部のフィンでは冷却性能や放熱能力が低下し、全体として冷却性能が低下する。その結果、制御回路内の半導体素子等といった電子部品（冷却対象部）の温度が上昇するという問題点がある。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、一体化されている駆動装置の設置方向を変更しても、駆動装置を効率的に冷却することのできるヒートシンク装置を得ることを目的とする。

本発明におけるヒートシンク装置は、ベースの表面に複数のフィンが立設されるとともに、冷却対象部の放熱を行うヒートシンク装置であって、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される空間において、ベースの表面は、ｙ方向に沿って、第１区画と第２区画と第１区画および第２区画に挟まれた第３区画とに３分割され、第１区画に立設される第１フィンと、第２区画に立設される第２フィンは、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成され、第３区画に立設される第３フィンは、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成され、第３フィンの両側面のそれぞれに立設される第４フィンおよび第５フィンは、ｙ−ｚ平面と平行でない平面と平行になるように構成され、第４フィンおよび第５フィンは、ベースと接触しないように、ベースの表面に対してｚ方向の隙間を有しているものである。

本発明によれば、ベースの表面を第１区画、第２区画および第３区画に３分割し、それぞれの区画に立設されるフィンの形状および配置を区画ごとに変化させることで、自然対流の吸気面積が拡大するようにする。これにより一体化されている駆動装置の設置方向を変更しても、駆動装置を効率的に冷却することのできるヒートシンク装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１による制御装置付きモータを水平設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態１による図１の制御装置付きモータのｙ軸方向から見た断面図である。 本発明の実施の形態１による図１の制御装置付きモータのｘ軸方向から見た断面図である。 本発明の実施の形態１による制御装置付きモータを垂直設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態２による制御装置付きモータを水平に対して傾けて設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態３による制御装置付きモータを水平設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態３による制御装置付きモータを垂直設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態４による制御装置付きモータを水平設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態４による制御装置付きモータを垂直設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態５による制御装置付きモータを水平設置した場合の斜視図である。 本発明の実施の形態５による制御装置付きモータを垂直設置した場合の斜視図である。

以下、本発明によるヒートシンク装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

また、以下の各実施の形態では、本発明によって得られる効果を具体的に示すために、本願発明が適用される駆動装置の具体例として、モータ（制御装置付きモータ）を例示しながら詳細に説明する。さらに、以下の各実施の形態では、ヒートシンク装置のベースに立設される各フィンの形状、配置等を説明する際、互いに直交するｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される３次元空間において、本願発明のヒートシンク装置と一体化したモータの軸方向をｙ方向と一致させ、ヒートシンク装置のベースをｘ−ｙ平面と平行に位置させた状態を基準として説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による制御装置付きモータを水平設置した場合の斜視図、図２は、モータ軸方向の中央付近のｙ軸方向に見た断面図である。

図１に示すように、モータ１のモータフレーム２の上面にヒートシンク装置５が取り付けられている。また、ヒートシンク装置５は、制御装置３、筐体４、ベース６、前部フィン７（第１フィン）、後部フィン８（第２フィン）、中央第一フィン９（第３フィン）、および中央第二フィン１０（第４フィンおよび第５フィン）を有する。

ヒートシンク装置５の筐体４内（筐体４の収納部）には、モータ１の動作を制御する制御装置３が収納されており、筐体４の上部にはヒートシンクが一体成型されている。また、ヒートシンク装置５のベース６の表面には、複数のフィンとして、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９、および中央第二フィン１０が立設されている。

ここで、本実施の形態１におけるヒートシンク装置５は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される空間において、ベース６の表面をｙ方向に沿って、第１区画と、第２区画と、第１区画および第２区画に挟まれた第３区画と、に３分割し、それぞれの区画に立設されるフィンの形状および配置を区画ごとに変化させるという技術的特徴を有する。

すなわち、本実施の形態１において、第１区画に立設される前部フィン７と、第２区画に立設される後部フィン８は、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成される。また、第３区画に立設される中央第一フィン９は、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成される。さらに、中央第一フィン９の両側面のそれぞれに対称に立設される中央第二フィン１０は、ｙ−ｚ平面と平行でない平面と平行になるように構成される。以降では、ベース６に立設される各フィンについて、さらに詳しく説明する。

ヒートシンク装置５のベース６のｙ軸方向の前部（第１区画）には、モータ１の軸（回転軸）と平行方向に複数枚の前部フィン７が設けられ、後部（第２区画）には、モータ１の軸と平行方向に複数枚の後部フィン８が設けられている。なお、図１から分かるように、後部フィン８のそれぞれのフィン幅は、前部フィン７のそれぞれのフィン幅よりも長い。すなわち、後部フィン８のｙ軸方向の長さは、前部フィン７よりも長くしている。

ヒートシンク装置５のベース６のｙ軸方向の中央部（第３区画）には、モータ１の軸と平行方向に一枚の中央第一フィン９が設けられる。また、中央第一フィン９の両側面にはモータ１の軸と垂直方向でかつベース６とは接しないように複数の中央第二フィン１０が設けられ、ベース６と中央第二フィン１０の間には隙間１１が生じるように構成されている。なお、図１から分かるように、中央第一フィン９のフィン厚（厚さ）は、中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくしている。

ヒートシンク装置５において、ヒートシンク（各フィン）を含む筐体４は、例えばアルミニウムから形成される。また、筐体４、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９および中央第二フィン１０は、一体で形成されることが好ましい。

図２に示すように、制御装置３の内部において、基板１５にモータ１の回転動作を制御する電子部品１４が両面実装されており、そのうちの発熱する半導体素子１２が熱伝導性材料１３を介してベース６と密着するように取り付けられる。なお、熱伝導性材料１３には、例えばサーマルグリースやサーマルシートが用いられる。また、半導体素子１２は、ｙ軸方向に見た場合、中央第一フィン９と重なるように配置されることが好ましい。

このような構成によれば、半導体素子１２で発生した熱は、ヒートシンク装置５のベース６から前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９に伝わる。中央第一フィン９に伝わった熱は、中央第二フィン１０に伝わる。

重力方向が−ｚ方向の場合、図１中に矢印で示したような方向に流れる冷却風１６が発生する。具体的には、前部フィン７の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の前面（−ｙ方向）から吸気し、前部フィン７の間を通過し、上（＋ｚ方向）に流れる冷却風１６が発生する。同様に、後部フィン８の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の後面（＋ｙ方向）から吸気し、後部フィン８の間を通過し、上（＋ｚ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

また、中央第二フィン１０の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体の側面（±ｘ方向）から吸気し、中央第二フィン１０および中央第一フィン９の間を通過し、上（＋ｚ方向）に流れる冷却風１６が発生する。この冷却風１６により、ベース６、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９、中央第二フィン１０が自然空冷により冷却され、半導体素子１２が冷却される。

本願発明のヒートシンク装置５をモータ１に適用する場合、図１に示すように、前部フィン７と後部フィン８においては、モータ１の軸と平行方向（ｙ軸方向）にフィンが配置され、中央第二フィン１０おいては、モータ１の軸と垂直方向（ｘ軸方向）にフィンが配置されるように、ヒートシンク装置５をモータ１に取り付ける。これにより、制御装置３の前面、後面、側面の全方向から冷却風１６の吸気が可能となる。そして、吸気面積が拡大されることで、自然空冷の冷却風量が増加し、放熱特性を向上させることができる。

また、中央第一フィン９のフィン厚を中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくすることで、中央第一フィン９のフィン効率が向上する。さらに、半導体素子１２の熱が中央第一フィン９から中央第二フィン１０に伝わるまでの熱抵抗が小さくなり、中央第二フィン１０へ効率よく熱を伝えられるので放熱特性が向上する。

図３は、モータ１をＬフランジ１７に取り付けた状態を示す、ｘ軸方向から見た側面図である。

図３に示すように、モータ１は、前面をＬフランジ１７に固定して使用されることが多い。このように、モータ１をＬフランジ１７に固定すると前部フィン７の吸気部とＬフランジ１７が接近して吸気部の圧力損失が大きくなることが考えられる。

これに対して、ヒートシンク装置５では、後部フィン８のフィン幅を前部フィン７のフィン幅よりも長くすることで、モータ１の前面をＬフランジ１７に固定して使用される場合の対策を図っている。

すなわち、後部フィン８の吸気部は開放されているため、吸気部の圧力損失は小さい。そのため、前部フィン７の間を流れる冷却風１６は少なく、後部フィン８の間を流れる冷却風１６は多くなる。したがって、後部フィン８のフィン幅を前部フィン７のフィン幅よりも長くすることで、効率的に冷却が可能となり、放熱特性が向上する。

図４は、モータ１をモータ１の軸が重力方向（＋ｙ方向）になるように配置した状態を示す斜視図である。

従来では、モータの設置方向を図１に示す水平状態から図３に示す垂直状態に変更した場合に、一部のフィンでは自然冷却が可能であるが、一部のフィンでは冷却性能や放熱能力が低下し、全体として冷却性能が低下するという問題がある。

これに対して、ヒートシンク装置５では、中央第二フィン１０とベース６の間に隙間１１を設けていることで、モータの設置方向を変更した場合の対策を図っている。

すなわち、図４に示すように、モータ１を重力方向が＋ｙ軸方向になるように垂直方向に配置しても、隙間１１を冷却風１６が流れて自然空冷されるので、ベース６を冷却することが可能となり、放熱特性が向上する。

以上、本実施の形態１によれば、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される３次元空間において、ｘ−ｙ平面と平行に位置するベースの表面における第１区画に立設される第１フィン（前部フィン）と、第２区画に立設される第２フィン（後部フィン）は、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成され、第３区画に立設される第３フィン（中央第一フィン）は、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成される。

第３フィンの両側面のそれぞれに立設される第４フィンおよび第５フィン（中央第二フィン）は、ｙ−ｚ平面と平行でない平面（実施の形態１ではｘ−ｚ平面）と平行になるように構成され、第４フィンおよび第５フィンは、ベースと接触しないように、ベースの表面に対してｚ方向の隙間を有している。

これにより、本願発明をモータに適用した場合、モータの前部、後部とモータの中央部でヒートシンク装置のフィンの方向が変わることとなるので、自然対流の吸気面積が拡大され、フィン間を通過する風量が増加し、冷却性能が向上する。また、中央第二フィンとベースの間に隙間を設けることで、モータを垂直方向に設置したときもフィン間に冷却風が流れ、冷却性能が向上する。

すなわち、筐体の前面、後面、側面から吸気できるので放熱特性が向上する。また、中央第二フィンとベースの間に隙間を設けているので、駆動装置本体を垂直方向に配置しても（モータの軸が重力方向になるように配置しても）、隙間を空気が流れてベースを冷却することができる。

また、第３フィンのフィン厚は、第４フィンおよび第５フィンのそれぞれのフィン厚よりも大きくなるように構成されている。これにより、半導体素子の熱が中央第一フィンを通して中央第二フィンへ伝わるまでの熱抵抗が小さくなり冷却性能が向上する。

また、第２フィンにおけるｙ方向のフィン幅は、第１フィンにおけるｙ方向のフィン幅よりも長くなるように構成されている。これにより、本願発明をモータに適用し、ヒートシンク装置と一体化したモータの前面をＬフランジに固定した場合であっても、冷却性能を向上させることができる。すなわち、このような構成を採用することで、前部フィンではモータの取り付けフランジ等があり空気が流入しにくいが、後部フィン周辺が開放されている場合に空気が流入しやすく、後部フィンの放熱面積が大きく冷却性能が向上する。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２による制御装置付きモータを水平に対して傾けて設置した場合の斜視図である。図５に示すように、中央第一フィン９のフィン高さは、中央第二フィン１０とベースの間に設けられる隙間の高さと同じにして、中央第一フィン９におけるｚ方向の上部端面に中央第二フィン１０が立設されるようにする。すなわち、先の実施の形態１と比較して、中央第一フィン９のｚ軸方向の長さを短くして、中央第二フィン１０の下面と接する位置までの高さにしている。

このような構成によれば、重力方向が＋ｘ方向になるようにモータ１を設置した場合に、半導体素子１２で発生した熱は、ヒートシンク装置５のベース６から中央第一フィン９に伝わり、中央第一フィン９に伝わった熱は中央第二フィン１０に伝わる。

中央第二フィン１０の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、＋ｘ方向から吸気し、中央第二フィン１０の間を通過し、−ｘ方向に流れる冷却風１６が発生する。この冷却風１６により、ベース６、中央第二フィン１０が自然空冷により冷却され、半導体素子１２が冷却される。

ヒートシンク装置５では中央第一フィン９のｚ軸方向の長さを短くしているため、中央第二フィン１０の間をｘ軸方向に流れる冷却風１６の流れを阻害しないため圧力損失が低く、冷却風量が増加し、放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態１と同様に、中央第一フィン９のフィン厚を中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくすることで、中央第一フィン９のフィン効率が向上する。そして、半導体素子１２の熱が中央第一フィン９から中央第二フィン１０に伝わるまでの熱抵抗が小さくなり、中央第二フィン１０へ効率よく熱を伝えられるので放熱特性が向上する。

以上、本実施の形態２によれば、第３フィンにおけるｚ方向のフィン高さは、隙間と同じであり、第３フィンにおけるｚ方向の上部端面に第４フィンおよび第５フィンが立設されるように構成されている。

これにより、ヒートシンク装置を傾けても中央第二フィン間をｘ軸方向に流れる冷却風の流れを阻害しないため、圧力損失が低く、冷却風量が増加し、放熱特性が向上する。より具体的には、本願発明をモータに適用した場合、モータ軸の円周方向に傾いても中央第二フィン間を空気が流れ、冷却性能が向上する。

実施の形態３．
図６および図７は、本発明の実施の形態３による制御装置付きモータを示す斜視図である。ここで、図６は、重力方向が−ｚ方向となるように設置した場合、図７は、重力方向が＋ｙ方向となるように設置した場合を示す。

図６および図７に示すように、ヒートシンク装置５のベース６のｙ軸方向の中央部にはモータ１の軸と平行方向に一枚の中央第一フィン９が設けられ、中央第一フィン９の側面にはベース６とは接しないよう複数の中央第二フィン１０が設けられる。

ここで、先の実施の形態１では、中央第二フィン１０は、ｘ−ｚ平面と平行であるのに対して、本実施の形態３では、以下のように中央第二フィン１０が構成される。すなわち、中央第一フィン９の一端面に立設されている中央第二フィン１０は、ｚ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を＋ｙ方向に回転させた平面と平行になるように構成される。また、中央第一フィン９の他端面に立設されている中央第二フィン１０は、ｚ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を−ｙ方向に回転された平面と平行になるように構成されている。

また、図６においては、特に、中央第二フィン１０は、中央第一フィン９と接する根元位置よりも、先端の位置がモータ１の軸方向の前部方向（−ｙ方向）になるように傾斜させて配置され、ｚ軸方向から見ると中央第二フィン１０がＶ字になるように構成している。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、図６のように、重力方向が−ｚ方向の場合は実施の形態１と同様の効果が得られる。

一方、図７のように重力方向が＋ｙ方向の場合、半導体素子１２で発生した熱は、ヒートシンク装置５のベース６から前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９に伝わる。中央第一フィン９に伝わった熱は、中央第二フィン１０に伝わる。

重力方向が＋ｙ方向の場合、前部フィン７の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の上面（＋ｚ方向）から吸気し、前部フィン７の間を通過し、前面（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

後部フィン８の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の後面（＋ｙ方向）から吸気し、後部フィン８の間を通過し、上面（＋ｚ方向）および中央第二フィン１０方向（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

また、中央第二フィン１０の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の上面（＋ｚ方向）から吸気し、中央第二フィン１０および中央第一フィン９の間を通過し、側面（±ｘ方向）に流れる冷却風１６が発生する。この冷却風１６により、ベース６、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９、中央第二フィン１０が自然空冷により冷却され、半導体素子１２が冷却される。

このように、本実施の形態３におけるヒートシンク装置５では、中央第二フィン１０は、中央第一フィン９と接する根元位置より、先端の位置がモータ１の軸方向の前部方向（−ｙ方向）になるように傾斜させてｚ軸方向から見ると中央第二フィン１０がＶ字になるように配置される。したがって、重力方向が＋ｙ方向となっても、筐体４の上部から吸気して側面から排気する冷却風１６の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。

また、先の実施の形態１と同様に、中央第一フィン９のフィン厚を中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくすることで、中央第一フィン９のフィン効率が向上し、半導体素子１２の熱が中央第一フィン９から中央第二フィン１０に伝わるまでの熱抵抗が小さくなり、中央第二フィン１０へ効率よく熱を伝えられるので放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態１と同様に、ヒートシンク装置５では後部フィン８のフィン幅を前部フィン７のフィン幅よりも長くすることで、モータ１の前部をＬフランジ１７に固定しても、効率的に冷却が可能となり、放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態２と同様に、ヒートシンク装置５の中央第一フィン９のフィン高さを短くして、中央第二フィン１０の下面と接する位置までの高さにすることで、重力方向がｘ方向の場合でも、中央第二フィン１０の間をｘ軸方向に流れる冷却風１６の流れを阻害しないため、圧力損失が低く、冷却風量が増加し、放熱特性が向上する。

以上、本実施の形態３によれば、第３フィンの両側面のそれぞれに立設される第４フィンおよび第５フィンについて、以下のように構成される。すなわち、第４フィンは、ｙ−ｚ平面と平行でない平面（実施の形態３ではｚ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を＋ｙ方向に回転させた平面）と平行になるように構成されている。また、第５フィンは、ｙ−ｚ平面と平行でない平面（実施の形態３ではｚ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を−ｙ方向に回転された平面）と平行になるように構成されている。

これにより、ヒートシンク装置を傾けても筐体の上部から吸気して側面から排気する冷却風の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。より具体的には、本願発明をモータに適用した場合、モータを垂直方向に配置しても（モータ軸が重力方向になるように配置しても）、筐体のフィンの側面から空気が排気されるため冷却性能が向上する。

実施の形態４．
図８および図９は、本発明の実施の形態４による制御装置付きモータを示す斜視図である。ここで、図８は、重力方向が−ｚ方向となるように設置した場合、図９は、重力方向が＋ｙ方向となるように設置した場合を示す。

図８および図９に示すように、ヒートシンク装置５のベース６のｙ軸方向の中央部にはモータ１の軸と平行方向に一枚の中央第一フィン９が設けられ、中央第一フィン９の側面にはベース６とは接しないよう複数の中央第二フィン１０が設けられる。

ここで、本実施の形態４では、中央第二フィン１０は、ｘ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を−ｙ方向に回転させた平面と平行になるように構成されている。すなわち、中央第二フィン１０は、フィン上部がフィン下部よりもモータ１の前部方向となるように傾斜するように構成している。その他の構成は、先の実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、図８のように、重力方向が−ｚ方向の場合においては、先の実施の形態１と同様の効果が得られる。

一方、図９のように重力方向が＋ｙ方向の場合、半導体素子１２で発生した熱は、ヒートシンク装置５のベース６から前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９に伝わる。中央第一フィン９に伝わった熱は中央第二フィン１０に伝わる。

重力方向が＋ｙ方向の場合、前部フィン７の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の上面（＋ｚ方向）から吸気し、前部フィン７の間を通過し、前面（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

後部フィン８の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の後面（＋ｙ方向）から吸気し、後部フィン８の間を通過し、上面（＋ｚ方向）および中央第二フィン１０方向（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

また、中央第二フィン１０の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の側面（±ｘ方向）および隙間１１から吸気し、中央第二フィン１０および中央第一フィン９の間を通過し、上面（＋ｚ方向）に流れる冷却風１６が発生する。この冷却風１６により、ベース６、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９、中央第二フィン１０が自然空冷により冷却され、半導体素子１２が冷却される。

このように、本実施の形態４におけるヒートシンク装置５では、中央第二フィン１０は、フィン上部がフィン下部よりもモータ１の前部方向になるように傾斜するように構成している。したがって、重力方向が＋ｙ方向となっても、筐体４の側面および隙間１１から吸気して上面から排気する冷却風１６の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。

また、先の実施の形態１と同様に、中央第一フィン９のフィン厚を中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくすることで、中央第一フィン９のフィン効率が向上し、半導体素子１２の熱が中央第一フィン９から中央第二フィン１０に伝わるまでの熱抵抗が小さくなり、中央第二フィン１０へ効率よく熱を伝えられるので放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態１と同様に、ヒートシンク装置５では後部フィン８のフィン幅を前部フィン７のフィン幅よりも長くすることで、モータ１の前部をＬフランジ１７に固定しても、効率的に冷却が可能となり、放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態２と同様に、ヒートシンク装置５の中央第一フィン９のフィン高さを短くして、中央第二フィン１０の下面と接する位置までの高さにすることで、重力方向がｘ方向の場合でも、中央第二フィン１０の間をｘ軸方向に流れる冷却風１６の流れを阻害しないため圧力損失が低く、冷却風量が増加し、放熱特性が向上する。

以上、本実施の形態４によれば、第４フィンおよび第５フィンは、ｙ−ｚ平面と平行でない平面（実施の形態４ではｘ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を−ｙ方向に回転させた平面）と平行になるように構成されている。

これにより、ヒートシンク装置を傾けても筐体の側面および隙間から吸気して上面から排気する冷却風の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。より具体的には、本願発明をモータに適用した場合、モータを垂直方向に配置しても（モータ軸が重力方向になるように配置しても）、中央第二フィンの側面から吸気してモータと反対側の端部より排気されるため冷却性能が向上する。

実施の形態５．
図１０および図１１は、本発明の実施の形態５による制御装置付きモータを示す斜視図である。ここで、図１０は、重力方向が−ｚ方向となるように設置した場合、図１１は、重力方向が＋ｙ方向となるように設置した場合を示す。

図１０および図１１に示すように、ヒートシンク装置５のベース６のｙ軸方向の中央部にはモータ１の軸と平行方向に一枚の中央第一フィン９が設けられ、中央第一フィン９の側面にはベース６とは接しないよう複数の中央第二フィン１０が設けられる。

ここで、本実施の形態５では、中央第二フィン１０は、ｘ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を＋ｙ方向に回転させた平面と平行になるように構成されている。すなわち、中央第二フィン１０は、フィン上部がフィン下部よりモータ１の後部方向となるように傾斜するように構成している。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような構成によれば、図１０のように、重力方向が−ｚ方向の場合は実施の形態１と同様の効果が得られる。

一方、図１１のように、重力方向が＋ｙ方向の場合、半導体素子１２で発生した熱は、ヒートシンク装置５のベース６から前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９に伝わる。中央第一フィン９に伝わった熱は、中央第二フィン１０に伝わる。

重力方向が＋ｙ方向の場合、前部フィン７の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の上面（＋ｚ方向）から吸気し、前部フィン７の間を通過し、前面（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

後部フィン８の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の後面（＋ｙ方向）から吸気し、後部フィン８の間を通過し、上面（＋ｚ方向）および中央第二フィン１０方向（−ｙ方向）に流れる冷却風１６が発生する。

また、中央第二フィン１０の周囲では、伝わった熱により周囲の空気の温度が上昇し、空気の密度差により、筐体４の上面（＋ｚ方向）から吸気し、中央第二フィン１０および中央第一フィン９の間を通過し、側面（±ｘ方向）および隙間１１に流れる冷却風１６が発生する。この冷却風１６により、ベース６、前部フィン７、後部フィン８、中央第一フィン９、中央第二フィン１０が自然空冷により冷却され、半導体素子１２が冷却される。

このように、本実施の形態５におけるヒートシンク装置５では、中央第二フィン１０は、フィン上部がフィン下部よりモータ１の後部方向になるように傾斜するように構成している。したがって、重力方向が＋ｙ方向となっても、筐体４の上面から吸気して側面および隙間１１から排気する冷却風１６の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。

また、先の実施の形態１と同様に、中央第一フィン９のフィン厚を中央第二フィン１０のフィン厚よりも大きくすることで、中央第一フィン９のフィン効率が向上し、半導体素子１２の熱が中央第一フィン９から中央第二フィン１０に伝わるまでの熱抵抗が小さくなり、中央第二フィン１０へ効率よく熱を伝えられるので放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態１と同様に、ヒートシンク装置５では後部フィン８のフィン幅を前部フィン７のフィン幅よりも長くすることで、モータ１の前部をＬフランジ１７に固定しても、効率的に冷却が可能となり、放熱特性が向上する。

また、先の実施の形態２と同様に、ヒートシンク装置５の中央第一フィン９のｚ軸方向の長さを短くして、中央第二フィン１０の下面と接する位置までの高さにすることで、重力方向がｘ方向の場合でも、中央第二フィン１０の間をｘ軸方向に流れる冷却風１６の流れを阻害しないため圧力損失が低く、冷却風量が増加し、放熱特性が向上する。

以上、本実施の形態５によれば、第４フィンおよび第５フィンは、ｙ−ｚ平面と平行でない平面（実施の形態５ではｘ方向を中心にしてｘ−ｚ平面を＋ｙ方向に回転させた平面）と平行になるように構成されている

これにより、重力方向が＋ｙ方向となっても、筐体の上面から吸気して側面および隙間から排気する冷却風の流れが発生するため、自然空冷による放熱特性を向上させることができる。より具体的には、本願発明をモータに適用した場合、モータを垂直方向に配置しても（モータ軸が重力方向になるように配置しても）、中央第二フィンのモータと反対側の端部から吸気して側面およびベースと中央第二フィンの隙間から排気されるので冷却性能が向上する。

１ モータ、２ モータフレーム、３ 制御装置、４ 筐体、５ ヒートシンク装置、６ ベース、７ 前部フィン、８ 後部フィン、９ 中央第一フィン、１０ 中央第二フィン、１１ 隙間、１２ 半導体素子（冷却対象部）、１３ 熱伝導性材料、１４ 電子部品、１５ 基板、１６ 冷却風、１７ Ｌフランジ。

Claims (7)

1. ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向で構成される３次元空間において、ｘ−ｙ平面と平行に位置するベースの表面に複数のフィンが立設されるとともに、冷却対象部の放熱を行うヒートシンク装置であって、
   前記ベースの表面は、前記ｙ方向に沿って、第１区画と、第２区画と、前記第１区画および前記第２区画に挟まれた第３区画とに３分割され、
   前記第１区画に立設される第１フィンと、前記第２区画に立設される第２フィンは、ｙ−ｚ平面と平行になるように構成され、
   前記第３区画に立設される第３フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行になるように構成され、
   前記第３フィンの両側面のそれぞれに立設される第４フィンおよび第５フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行でない平面と平行になるように構成され、
   前記第４フィンおよび前記第５フィンは、前記ベースと接触しないように、前記ベースの表面に対して前記ｚ方向の隙間を有している
   ヒートシンク装置。
2. 請求項１に記載のヒートシンク装置において、
   前記第４フィンおよび前記第５フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行でない平面として、ｘ−ｚ平面と平行になるように構成されている
   ヒートシンク装置。
3. 請求項１に記載のヒートシンク装置において、
   前記第４フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行でない平面として、前記ｚ方向を中心にして前記ｘ−ｚ平面を＋ｙ方向に回転させた平面と平行になるように構成され、
   前記第５フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行でない平面として、前記ｚ方向を中心にして前記ｘ−ｚ平面を−ｙ方向に回転された平面と平行になるように構成されている
   ヒートシンク装置。
4. 請求項１に記載のヒートシンク装置において、
   前記第４フィンおよび前記第５フィンは、前記ｙ−ｚ平面と平行でない平面として、前記ｘ方向を中心にして前記ｘ−ｚ平面を＋ｙ方向または−ｙ方向に回転させた平面と平行になるように構成されている
   ヒートシンク装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートシンク装置において、
   前記第３フィンのフィン厚は、前記第４フィンおよび前記第５フィンのそれぞれのフィン厚よりも大きい
   ヒートシンク装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートシンク装置において、
   前記第２フィンにおける前記ｙ方向のフィン幅は、前記第１フィンにおける前記ｙ方向のフィン幅よりも長い
   ヒートシンク装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートシンク装置において、
   前記第３フィンにおける前記ｚ方向のフィン高さは、前記隙間と同じであり、前記第３フィンにおける前記ｚ方向の上部端面に前記第４フィンおよび前記第５フィンが立設されている
   ヒートシンク装置。

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