马达控制器

摘要

提供一种能够通过减小散热器的尺寸而容易地减小马达控制器的尺寸并降低制造成本而不大量增加部件数目的马达控制器。该马达控制器包括散热器、与散热器紧密接触的多个功率半导体模块、被电连接到所述多个功率半导体模块的基片(6)，和产生外部空气流并且向散热器供应冷却空气的风扇(8)。利用包括第一散热器(9)和第二散热器(10)的两种散热器的组合形成所述散热器，并且功率半导体模块中的至少一个与第一散热器(9)和第二散热器(10)中的每一个紧密接触。

权利要求

1.一种马达控制器，包括：

散热器；

与所述散热器紧密接触的多个功率半导体模块；

被电连接到所述多个功率半导体模块的基片；和风扇，所述风扇产生外部空气的流动，并向所述散热器供应冷却空气，其中利用包括第一散热器和第二散热器的两种散热器的组合而形成所述散热器，并且所述功率半导体模块中的至少一个功率半导体模块与所述第一散热器和所述第二散热器中的每个散热器紧密接触，其中所述第一散热器是压铸散热器，并且所述第二散热器由具有优良热传导性的材料利用挤出或者填隙方法制成。

2.根据权利要求1的马达控制器，其中所述第一散热器和所述第二散热器中的至少一个散热器包括鳍片。

3.根据权利要求2的马达控制器，其中所述第一散热器和所述第二散热器包括鳍片，并且与所述第二散热器的鳍片相比，所述第一散热器的鳍片被置放在上风处。

4.根据权利要求3的马达控制器，其中所述第二散热器的鳍片的间距小于所述第一散热器的鳍片的间距。

5.根据权利要求1到4中任何一项的马达控制器，其中在所述第一散热器和所述第二散热器之间插入热绝缘体。

说明书

马达控制器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通常利用高压电力操作的马达控制器，例如变频器设备或者伺服放大器，并且更加具体地涉及一种结构，其中在马达控制器中使用的散热器的尺寸减小并且马达控制器的所有部件的数目减少。

背景技术

[0002] 在相关技术中的马达控制器例如变频器设备设有多个作为发热部件的功率半导体模块，和冷却所述多个功率半导体模块的散热器(例如，见专利文献1)。此外，为了减少马达控制器的所有部件的数目，通过能够形成复杂形状的压铸而形成散热器是有效的。据此，压铸已被广泛地使用。

[0003] 在图7到9中示出在相关技术中的马达控制器例如一种变频器设备的结构。

[0004] 在图7到9中，在散热器1处形成凸起1a、接合部分1b和鳍片1c。基片6被放置在凸起1a上，并且利用螺钉7被固定到散热器1。第一功率半导体模块2和第二功率半导体模块4被置于散热器1上，即，基片6的下表面上。同时，功率半导体模块2利用螺钉3被固定到散热器1的上表面从而与散热器的上表面紧密接触，并且功率半导体模块4利用螺钉5被固定到散热器1的上表面从而与散热器的上表面紧密接触。此外，风扇8被固定到接合部分1b，从而通过向鳍片1c供应冷却空气而改进了散热器1的冷却效率。

[0005] 在这种结构中，散热器1通过压铸制造并且包括用于固定基片6的凸起1a和用于固定风扇8的接合部分1b，从而所有部件的数目减少。

[0006] 专利文献1：JP-A-2004-349548

发明内容

[0007] 本发明所要解决的问题

[0008] 然而，在相关技术中的马达控制器的散热器具有下面的问题。

[0009] 即，压铸引起热传导性下降并且不能使得鳍片的间距太小。因此，冷却效率下降并且未减小散热器的尺寸。据此，在通过减小散热器的尺寸而减小马达控制器的尺寸方面存在限制。

[0010] 本发明已被作出以解决上述问题，并且提供一种能够通过减小散热器的尺寸而容易地减小马达控制器的尺寸并降低制造成本而不大量增加部件数目的马达控制器。

[0011] 用于解决所述问题的手段

[0012] 为了解决上述问题，本发明具有下面的结构。

[0013] 根据权利要求1的发明，提供一种马达控制器，包括：

[0014] 散热器，

[0015] 与所述散热器紧密接触的多个功率半导体模块，

[0016] 被电连接到所述多个功率半导体模块的基片，和

[0017] 产生外部空气流并且向所述散热器供应冷却空气的风扇，其特征在于[0018] 利用包括第一散热器和第二散热器的两种散热器的组合而形成所述散热器，并且[0019] 所述功率半导体模块中的至少一个与所述第一和第二散热器中的每一个紧密接触。

[0020] 根据权利要求2的发明，提供所述马达控制器，其特征在于

[0021] 所述第一散热器是压铸散热器，并且

[0022] 所述第二散热器由具有优良热传导性的材料利用挤出或者填隙方法制成。

[0023] 根据权利要求3的发明，提供所述马达控制器，其特征在于

[0024] 所述第一和第二散热器中的至少一个散热器包括鳍片。

[0025] 根据权利要求4的发明，提供所述马达控制器，其特征在于

[0026] 所述第一和第二散热器包括鳍片，并且

[0027] 与所述第一散热器的鳍片相比，所述第二散热器的鳍片置放在下风处。

[0028] 根据权利要求5的发明，提供所述马达控制器，其特征在于

[0029] 所述第二散热器的鳍片的间距小于所述第一散热器的鳍片的间距。

[0030] 根据权利要求6的发明，提供所述马达控制器，其特征在于

[0031] 在所述两种散热器之间插入热绝缘体。

[0032] 本发明的效果

[0033] 根据发明，能够获得下面的效果。

[0034] 根据权利要求1、2和3的发明，利用包括第一散热器和第二散热器的两种散热器的组合而形成散热器，并且第一散热器是能够被形成为具有复杂形状的压铸散热器。因此，能够容易地形成用于固定基片的凸起和用于固定风扇的接合部分，从而减少了马达控制器的部件数目。

[0035] 此外，第二散热器由具有优良热传导性的散热器形成并且利用挤出或者填隙方法形成，从而能够改进冷却效率，减小散热器的尺寸，并且减小马达控制器的尺寸。

[0036] 根据权利要求4的发明，由于具有优良热传导性的功率半导体模块的良好热传递而温度易于变高的第二散热器的鳍片与第一散热器的鳍片相比被置放在下风处。因此，第一散热器不受具有高温的第二散热器的影响。

[0037] 根据权利要求5的发明，第二散热器的鳍片例如具有优良热传导性的填隙料(caulk)的间距小于能够通过压铸制造的鳍片的间距。因此，热量辐射面积增加，从而冷却效率得以改进。结果，能够减小散热器的尺寸，并且减小马达控制器的尺寸。

[0038] 根据权利要求6的发明，能够防止热量在两个散热器之间传递。因此，在设于第一和第二散热器上的功率半导体模块之间的影响可以被忽略，并且能够有效地减小散热器的尺寸和马达控制器的尺寸。

[0039] 附图简要说明

[0040] 图1是根据本发明第一实施例的马达控制器的分解透视图。

[0041] 图2是图1所示马达控制器的组装透视图。

[0042] 图3是示出图2所示马达控制器的视图，其中图3(a)是右侧视图并且图3(b)是后视图。

[0043] 图4是根据本发明第二实施例的马达控制器的分解透视图。

[0044] 图5是图4所示马达控制器的组装透视图。

[0045] 图6是示出图5所示马达控制器的视图，其中图6(a)是右侧视图并且图6(b)是后视图。

[0046] 图7是在相关技术中的马达控制器的分解透视图。

[0047] 图8是图7所示马达控制器的组装透视图。

[0048] 图9是示出图8所示马达控制器的视图，其中图9(a)是右侧视图并且图9(b)是后视图。

[0049] 附图标记和符号的说明

[0050] 1：散热器

[0051] 1a：凸起

[0052] 1b：接合部分

[0053] 1c：鳍片

[0054] 2：第一功率半导体模块

[0055] 3：用于固定第一功率半导体模块的螺钉

[0056] 4：第二功率半导体模块

[0057] 5：用于固定第二功率半导体模块的螺钉

[0058] 6：基片

[0059] 7：用于固定基片的螺钉

[0060] 8：风扇

[0061] 9：第一散热器

[0062] 9a：凸起

[0063] 9b：接合部分

[0064] 9c：中空孔

[0065] 10：第二散热器

[0066] 10a：鳍片

[0067] 11：用于固定第二散热器的螺钉

[0068] 12：热绝缘体

具体实施方式

[0069] 将在下面参考附图描述本发明的实施例。

[0070] 实施例1

[0071] 图1是根据本发明第一实施例的马达控制器的分解透视图。

[0072] 图2是图1所示马达控制器的组装透视图。图3是示出图2所示马达控制器的视图，其中图3(a)是右侧视图并且图3(b)是后视图。

[0073] 在图1到3中，附图标记2表示第一功率半导体模块、附图标记4表示第二功率半导体模块、附图标记6表示基片、附图标记8表示风扇、附图标记9表示第一散热器，并且附图标记10表示第二散热器。

[0074] 在第一散热器9处形成有凸起9a、接合部分9b，和中空孔9c。基片6被放置在凸起9a上，并且利用螺钉7被固定到第一散热器9。第一功率半导体模块2被置于第一散热器9上，即，基片6的下表面上，并且利用螺钉3被固定到第一散热器9的上表面从而与第一散热器的上表面紧密接触。第二功率半导体模块4被置于第二散热器10上，并且利用螺钉5被固定到第二散热器10的上表面从而与第二散热器的上表面紧密接触。第二散热器10被置于相应于第一散热器9的中空孔9c的位置处，并且利用螺钉11被固定到第一散热器
9。此外，第二散热器10设有鳍片10a，并且风扇8被固定到第一散热器9的接合部分9b。
据此，通过向鳍片10c供应冷却空气而改进了第二散热器10的冷却效率。

[0075] 在此情形中，如果在第一散热器9处形成用于提供鳍片所需的空间，则鳍片被设于第一散热器9处并且可以通过向鳍片供应由风扇8产生的冷却空气而改进第一散热器9的冷却效率。

[0076] 在这种结构中，第一散热器9通过压铸制造并且包括用于固定基片6的凸起9a和用于固定风扇8的接合部分9b，从而能够减少马达控制器的所有部件的数目。此外，散热器例如具有优良热传导性的填隙料被用作第二散热器10，并且鳍片10a的间距小于能够通过压铸制造的鳍片的间距。据此，第二散热器10的热量辐射面积增加，从而冷却效率得以改进。结果，能够减小第二散热器10的尺寸。

[0077] 此外，如果如上所述压铸散热器被用作第一散热器9或者由具有优良热传导性的材料利用挤出或者填隙方法制成的散热器被用作第二散热器10，则由于具有优良热传导性的功率半导体模块的良好热传递而温度易于变高的第二散热器10的鳍片10a与第一散热器9的鳍片(未示出)相比被置放在下风处。据此，不会由于高温空气的影响而引起第一散热器9的冷却性能下降。

[0078] 在这种情形中，当被通常地使用时，第一和第二功率半导体模块2和4通常具有不同的发热量。因此，具有大的发热量的功率半导体模块有必要被固定到具有高冷却效率的散热器10。即，与第一功率半导体模块2相比，第二功率半导体模块4具有大的发热量。因此，第二功率半导体模块4被固定到具有高冷却效率的第二散热器10。

[0079] 进而，第一功率半导体模块2的故障极限温度可以不同于第二功率半导体模块4的故障极限温度。考虑一种情形，其中第二功率半导体模块4的故障极限温度高于第一功率半导体模块2的故障极限温度，则其上固定第二功率半导体模块4的第二散热器10的温度能够高于其上固定第一功率半导体模块2的第一散热器9的温度。据此，如果第二散热器10的尺寸被减小到极限尺寸，则第二散热器10的温度变得高于第一散热器9的温度。在此情形中，因为即使利用螺钉将第一散热器9和第二散热器10相互固定，第一散热器9和第二散热器10也是分离的部件，所以第一和第二散热器在其间具有一定程度的热绝缘效果。结果，能够在某种程度上防止热量从高温的第二散热器10被传递到低温的第一散热器9。因此，能够在某种程度上消除第二散热器10对于第一散热器9的尺寸减小的影响。同时，还可以以与如上所述相同的方式考虑其中第一功率半导体模块2的故障极限温度高于第二功率半导体模块4的故障极限温度的情形。

[0080] 实施例2

[0081] 图4是根据本发明第二实施例的马达控制器的分解透视图。图5是图4所示马达控制器的透视图。图6(a)是图5所示马达控制器的右侧视图，并且图6(b)是图5所示马达控制器的后视图。

[0082] 在图4到6中，附图标记2表示第一功率半导体模块、附图标记4表示第二功率半导体模块、附图标记6表示基片、附图标记8表示风扇、附图标记9表示第一散热器、附图标记10表示第二散热器，并且附图标记12表示热绝缘体。

[0083] 在第一散热器9处形成有凸起9a、接合部分9b和中空孔9c。基片6被放置在凸起9a上，并且利用螺钉7被固定到第一散热器9。第一功率半导体模块2被置于第一散热器9上，即，基片6的下表面上，并且利用螺钉3被固定到第一散热器9的上表面从而与第一散热器的上表面紧密接触。第二功率半导体模块4被置于第二散热器10上，并且利用螺钉5被固定到第二散热器10的上表面从而与第二散热器的上表面紧密接触。第二散热器10被置于相应于第一散热器9的中空孔9c的位置处，在第二散热器和第一散热器之间存在热绝缘体12，并且第二散热器10利用螺钉11被固定到第一散热器9。此外，第二散热器
10设有鳍片10a，并且风扇8被固定到第一散热器9的接合部分9b。据此，通过向鳍片10c供应冷却空气而改进了第二散热器10的冷却效率。

[0084] 在此情形中，如果在第一散热器9处形成用于提供鳍片所需的空间，则如在上述第一实施例中那样鳍片被设于第一散热器9处，并且可以通过向鳍片供应由风扇8产生的冷却空气而改进第一散热器9的冷却效率。在此情形中，由于具有优良热传导性的功率半导体模块的良好热传递而温度易于变高的第二散热器的鳍片与第一散热器的鳍片相比被置放在下风处。据此，不会由于高温空气的影响而引起第一散热器的冷却性能下降。

[0085] 在这种结构中，第一散热器9通过压铸制造并且包括用于固定基片6的凸起9a和用于固定风扇8的接合部分9b，从而能够减少马达控制器的所有部件的数目。此外，散热器例如具有优良热传导性的填隙料被用作第二散热器10，并且鳍片10a的间距小于能够通过压铸制造的鳍片的间距。据此，第二散热器10的热量辐射面积增加，从而冷却效率得以改进。结果，能够减小第二散热器10的尺寸。

[0086] 在这种情形中，当被通常地使用时，第一和第二功率半导体模块2和4通常具有不同的发热量。因此，具有大的发热量的功率半导体模块有必要被固定到具有高冷却效率的散热器10。即，与第一功率半导体模块2相比，第二功率半导体模块4具有大的发热量。因此，第二功率半导体模块4被固定到具有高冷却效率的第二散热器10。

[0087] 进而，第一功率半导体模块2的故障极限温度可以不同于第二功率半导体模块4的故障极限温度。考虑一种情形，其中第二功率半导体模块4的故障极限温度高于第一功率半导体模块2的故障极限温度，则其上固定第二功率半导体模块4的第二散热器10的温度能够高于其上固定第一功率半导体模块2的第一散热器9的温度。据此，如果第二散热器10的尺寸被减小到极限尺寸，则第二散热器10的温度变得高于第一散热器9的温度。在此情形中，因为即使利用螺钉将第一散热器9和第二散热器10相互固定，第一散热器9和第二散热器10也是分离的部件，所以第一和第二散热器在其间具有一定程度的热绝缘效果。
另外，因为利用热绝缘体12将第一散热器9和第二散热器10相互热绝缘，所以在某种程度上，能够基本上防止热量从高温的第二散热器10被传递到低温的第一散热器9。因此，能够基本上消除第二散热器10对于第一散热器9的尺寸减小的影响。同时，还可以以与如上所述相同的方式考虑其中第一功率半导体模块2的故障极限温度高于第二功率半导体模块4的故障极限温度的情形。

[0088] 工业实用性

[0089] 本发明涉及一种通常利用高压电力操作的马达控制器例如变频器设备或者伺服放大器，并且更加具体地涉及一种结构，其中在马达控制器中使用的散热器的尺寸减小并且马达控制器的所有部件的数目减少。本发明可以在与制造和提供一种马达控制器有关的领域中使用，其能够通过减小散热器的尺寸而容易地减小马达控制器的尺寸并降低制造成本，而不大量增加部件数目。