电动机控制单元

摘要

本发明提供一种简单且成本低的电动机控制单元，能够有效地利用安装有该电动机控制单元的控制盘的内部和外部的空间。电动机控制单元具有长方体形状的箱体，该箱体包括：基部板部；以及相对于基部板部的面大体垂直、且分别与基部板部的左边、右边、上边、下边连接的左侧板部、右侧板部、顶板部及底板部。箱体具有作为敞开的一面的敞开部。箱体配置在控制盘上，该控制盘具有能够内置箱体的大小。箱体具有：半导体元件，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部(散热片、风扇)，对来自发热的半导体元件的热量进行散热。在电动机控制单元安装在控制盘上的状态下，散热部配置在控制盘的板侧。

权利要求

1.一种电动机控制单元，具有长方体形状的箱体，所述箱体包括：基部板部；左侧板部，相对于所述基部板部的面垂直，并且与所述基部板部的左边连接；右侧板部，相对于所述基部板部的面垂直，并且与所述基部板部的右边连接；顶板部，相对于所述基部板部的面垂直，并且与所述基部板部的上边连接；以及底板部，相对于所述基部板部的面垂直，并且与所述基部板部的下边连接，所述电动机控制单元的特征在于，

所述箱体具有作为敞开的一面的敞开部，

所述箱体配置在控制盘上，所述控制盘具有能够将所述箱体内置的大小，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘时，所述敞开部形成在所述控制盘的板侧覆盖所述敞开部的位置，所述基部板部和所述左侧板部和所述右侧板部和所述顶板部和所述底板部由一张板形成，所述箱体具有：半导体元件，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部，对来自发热的所述半导体元件的热量进行散热，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘上的状态下，所述散热部配置在与所述控制盘的板侧抵接的位置。

2.根据权利要求1所述的电动机控制单元，其特征在于，所述电动机控制单元还包括风扇，

在所述电动机控制单元配置在所述控制盘的内部的状态下，所述风扇配置成使用于对所述散热部进行冷却的空气沿上下方向流动。

3.根据权利要求1或2所述的电动机控制单元，其特征在于还包括：主电路基板，沿所述基部板部与所述基部板部平行配置；

控制电路基板，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘上的状态下，配置在所述控制盘的板侧；以及连接部，连接所述主电路基板和所述控制电路基板。

说明书

电动机控制单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电动机控制单元的结构。

背景技术

[0002] 进行电动机等的控制的电动机控制单元具有箱体，该箱体包括主电路基板和控制电路基板。在上述主电路基板上安装有构成转换器、逆变器的半导体元件和电解电容器等发热量大的大型部件。此外，在控制电路基板上安装有CPU和IC等控制逆变器的电路部件。

[0003] 电动机控制单元的箱体包括支撑主电路基板和控制电路基板的金属板。此外，电动机控制单元通常包括散热片和冷却风扇。上述散热片和冷却风扇对电路部件进行冷却，上述电路部件是安装在基板上的构成转换器的半导体元件和安装在基板上的构成逆变器的半导体元件等。

[0004] 这种电动机控制单元安装在加工装置等设备所具有的控制盘上。一般来说，控制盘为长方体形状。并且，电动机控制单元安装在控制盘背面侧的内部或外部。例如，当电动机控制单元内部的发热较大时，像日本专利公开公报特开平5-38144号记载的那样，电动机控制单元的散热片向控制盘的外部伸出。由此，进行盘外冷却。

[0005] 日本专利公开公报特开平5-260763号中记载的具有散热用冷却装置的、单元结构的逆变器装置具有金属板框架、壳体、侧板和底板。此外，日本专利公开公报特开平6-284522号中记载了能够进行良好的自然冷却的控制盘。

[0006] 但是，在日本专利公开公报特开平5-38144号公开的技术方案中，加热板的一部分配置在单元的内部，加热板的剩余部分配置成向外部伸出。此外，在日本专利公开公报特开平5-38144号公开的技术方案中，单元壳体为扁平的大体长方体形状。因此，由于加热板的重心不确定，所以加热板的向控制盘的安装平衡差。此外，加热板沿与控制盘的安装面垂直方向延伸设置。因此，由于使用控制盘的内部和外部的空间，所以难以有效利用空间。此外，由于加热板自身价格高，所以成本增加。

[0007] 此外，在日本专利公开公报特开平5-260763号公开的技术方案中，由于使用多个金属板，所以金属板成本增加。此外，在日本专利公开公报特开平6-284522号公开的技术方案中，用于进行自然冷却的控制盘的结构复杂。此外，安装在控制盘背面的电动机控制装置在控制盘的背面使用较大的空间。因此，难以有效利用控制盘内的空间。

发明内容

[0008] 鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种简单且价格低的电动机控制单元，该电动机控制单元能够有效利用安装有电动机控制单元的控制盘的内部和外部的空间。

[0009] 本发明提供一种电动机控制单元(本电动机控制单元)，其具有长方体形状的箱体，所述箱体包括：基部板部；左侧板部，相对于所述基部板部的面基本垂直，并且与所述基部板部的左边连接；右侧板部，相对于所述基部板部的面基本垂直，并且与所述基部板部的右边连接；顶板部，相对于所述基部板部的面基本垂直，并且与所述基部板部的上边连接；以及底板部，相对于所述基部板部的面基本垂直，并且与所述基部板部的下边连接，所述箱体具有作为敞开的一面的敞开部，所述箱体配置在控制盘上，所述控制盘具有能够将所述箱体内置的大小，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘时，所述敞开部形成在所述控制盘的板侧覆盖所述敞开部的位置，所述基部板部和所述左侧板部和所述右侧板部和所述顶板部和所述底板部由一张板形成，所述箱体具有：半导体元件，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部，对来自发热的所述半导体元件的热量进行散热，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘上的状态下，所述散热部配置在与所述控制盘的板侧抵接的位置。

[0010] 优选的是，本电动机控制单元以所述控制盘的板侧覆盖所述敞开部的方式，安装在所述控制盘上。

[0011] 优选的是，本电动机控制单元的所述基部板部、所述左侧板部、所述右侧板部、所述顶板部和所述底板部由一张板形成。

[0012] 优选的是，本电动机控制单元还包括风扇，在所述电动机控制单元配置在所述控制盘内部的状态下，所述风扇配置成使用于对所述散热部进行冷却的空气沿上下方向流动。

[0013] 优选的是，本电动机控制单元还包括：主电路基板，沿所述基部板部与所述基部板部平行配置；控制电路基板，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘上的状态下，配置在所述控制盘的板侧；以及连接部，连接所述主电路基板和所述控制电路基板。

[0014] 按照本电动机控制单元，能够提供一种简单且成本低的电动机控制单元，并可以有效地利用控制盘的内部和外部的空间。

附图说明

[0015] 图1是本发明实施方式的电动机控制单元的局部透视立体图。

[0016] 图2是本发明实施方式的电动机控制单元的打开箱体的状态下的立体图。

[0017] 图3是本发明实施方式的电动机控制单元的箱体的展开图。

[0018] 图4是安装有本发明实施方式的电动机控制单元的控制盘的局部透视立体图。

[0019] 图5是安装有本发明实施方式的电动机控制单元的控制盘的俯视断面图。

[0020] 附图标记说明

[0021] 1 电动机控制单元

[0022] 2 基部板部

[0023] 2A 宽度

[0024] 3 左侧板部

[0025] 3A 宽度

[0026] 4 右侧板部

[0027] 4A 宽度

[0028] 5 顶板部

[0029] 5a 顶板部侧安装部

[0030] 5F 风扇用空气孔

[0031] 5H 螺钉孔

[0032] 5S 空气孔

[0033] 6 底板部

[0034] 6a 底板部侧安装部

[0035] 6H 螺钉孔

[0036] 6S 空气孔

[0037] 10 主电路基板

[0038] 11 控制电路基板

[0039] 12 连接基板

[0040] 13 散热片

[0041] 14 风扇

[0042] 15 螺柱

[0043] 16 敞开部

[0044] 20 半导体元件

[0045] 100 控制盘

具体实施方式

[0046] 图1是本发明实施方式的电动机控制单元1的局部透视立体图。图2是电动机控制单元1的打开箱体的状态下的立体图。纸面中，X轴表示电动机控制单元1的上下方向，Y轴表示电动机控制单元1的纵深(厚度)方向，Z轴表示电动机控制单元1的宽度方向。

[0047] 电动机控制单元1的箱体包括：基部板部2、左侧板部3、右侧板部4、顶板部5和底板部6。左侧板部3和右侧板部4与基部板部2的面大体垂直，并且分别与基部板部2左右的边连接。顶板部5与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的上边连接。底板部6与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的下边连接。箱体配置在控制盘(后述)上，该控制盘具有能够内置箱体的大小。

[0048] 箱体包括：基部板部2、左侧板部3、右侧板部4、顶板部5和底板部6，为一面敞开的长方体形状。即，箱体具有作为敞开的一面的敞开部16。因此，控制盘的板侧配置成覆盖敞开部16。电动机控制单元1配置成箱体的敞开部16(敞开的一面侧)与控制盘的内表面抵接。另外，电动机控制单元1(箱体)只要配置成控制盘的板侧覆盖箱体的敞开的一面侧(敞开部
16)即可。因此，电动机控制单元1(箱体)也可以配置成控制盘的外面侧的板侧覆盖敞开部
16。

[0049] 箱体包括：半导体元件(后述)，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部，包括对来自发热的半导体元件的热量进行散热的散热片13和风扇14等。并且，在箱体内从基部板部2朝向箱体的内部侧(沿Y轴方向)，依次具有半导体元件和散热部。散热片13和风扇14固定在箱体金属板上。另外，作为半导体(功率晶体管)，例如可以使用功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。

[0050] 在箱体内具有：主电路基板10、控制电路基板11和连接基板12。主电路基板10安装有电解电容器、开关电源和构成转换器和逆变器的半导体元件。主电路基板10以与平板状的基部板部2平行或大体平行的方式安装在箱体内(参照图5)。例如，主电路基板10通过利用设置在基部板部2上的螺柱15(铆钉)固定在箱体的金属板上来安装在箱体上。

[0051] 平板状的控制电路基板11安装在箱体敞开的一面侧(敞开部16侧)上。例如，控制电路基板11利用从基部板部2向Y轴方向(厚度方向)延伸的螺柱15，安装在主电路基板10(或箱体)上。其中，图1中，控制电路基板11由双点划线表示。平板状的连接基板12连接主电路基板10和控制电路基板11。连接基板12以与安装在箱体右侧的散热片13平行或大体平行的方式安装在箱体上。

[0052] 即，在电动机控制单元1中，主电路基板10沿基部板部2配置成与基部板部2平行或大体平行。控制电路基板11在电动机控制单元1安装在控制盘100(参照图5)上的状态下，配置在控制盘100的板侧。电动机控制单元1具有包含连接器或连接基板12的连接部，上述连接器或连接基板12连接主电路基板10和控制电路基板11。在实施方式中，连接主电路基板10和控制电路基板11的部位是连接基板12。代替于此，也可以利用连接器连接主电路基板
10和控制电路基板11。另外，图2中未图示控制电路基板11。

[0053] 在主电路基板10上通过连接器安装有连接主电路基板10和控制电路基板11的连接基板12。此外，在主电路基板10上安装有螺柱15。通过螺柱15，将控制电路基板11安装在主电路基板10。在具有这种结构的电动机控制单元1中，最重的散热片13配置在电动机控制单元1的接近安装面的位置(箱体的敞开的一面侧)。由此，电动机控制单元1的重心处于接近电动机控制单元1的安装面的位置。因此，提高了电动机控制单元1的耐振动特性。此外，主电路基板10的部件安装面和控制电路基板11的部件安装面彼此相对。因此，由于能够有效利用空间，所以能够实现电动机控制单元1的薄型化。

[0054] 散热片13设置在能够有效地对发热量大的大型部件进行冷却的位置上，上述大型部件述是设置在主电路基板10上的构成转换器和逆变器的半导体元件和电解电容器等。风扇14形成(配置)为从电动机控制单元1的外部吸入空气，并且在作为散热部的散热片13中使风沿上下方向流动。由此，在配置于控制盘100内部的电动机控制单元1中，用于对散热片13进行冷却的空气沿上下方向流动。

[0055] 顶板部5具有用于对箱体内部的热量进行散热的多个空气孔5S。此外，在由风扇14吸入空气的吸入部设置有风扇用空气孔5F。在顶板部5上延伸设置有顶板部侧安装部5a。顶板部侧安装部5a具有多个螺钉孔5H。顶板部侧安装部5a通过上述螺钉孔5H，利用螺钉安装在控制盘100上。

[0056] 底板部6具有用于对箱体内部的热量进行散热的多个空气孔6S。在底板部6上延伸设置有底板部侧安装部6a。底板部侧安装部6a具有多个螺钉孔6H。底板部侧安装部6a通过上述螺钉孔6H，利用螺钉安装在控制盘100上。由此，控制盘100的侧面侧的金属板兼用作封闭电动机控制单元1敞开的一面的板。由此，减少了金属板的使用量。

[0057] 图3是本发明实施方式的电动机控制单元1的箱体的展开图。基部板部2、左侧板部3、右侧板部4、顶板部5和底板部6由一张板形成。其中，左侧板部3和右侧板部4的合计面积比基部板部2的面积小。此外，左侧板部3的宽度3A和右侧板部4的宽度4A两者都比基部板部
2的宽度2A小。此外，也可以使左侧板部3的宽度3A和右侧板部4的宽度4A的合计比基部板部
2的宽度2A小。

[0058] 如上所述，电动机控制单元1具有由一张板形成的箱体。因此，能够简单且低成本地制造电动机控制单元1。此外，由于电动机控制单元1具有上述结构，所以能够减少用于形成箱体的金属板。此外，即使减少金属板，也能够将散热片13和风扇14等较重的部件配置成与控制盘100的侧面侧接触。由此，能够稳定地配置电动机控制单元1，并且能够防止或抑制电动机控制单元1的耐振动性变差。此外，控制盘100的侧面侧的金属板也能够用作封闭电动机控制单元1的敞开的一面(敞开部16)的板。由此，即使不具备电动机控制单元1的一面，也能够防止或抑制抗噪声特性下降。

[0059] 图4是安装有本发明实施方式的电动机控制单元1的控制盘100的局部透视立体图。以电动机控制单元1的敞开的一面侧(敞开部16)与控制盘100的侧面侧、即控制盘100的内表面抵接的方式，配置电动机控制单元1。在此，电动机控制单元1的敞开的一面侧和控制盘100的内表面的抵接是指，在箱体的敞开的一面侧，箱体的端部(边)与控制盘100的内表面接触。即，上述抵接是指在箱体的端部(边)与控制盘100的内表面接触的状态下，靠拢在控制盘100的内表面上。

[0060] 如上所述，在电动机控制单元1的箱体中，左侧板部3和右侧板部4的合计面积比基部板部2的面积小。此外，左侧板部3的宽度3A和右侧板部4的宽度4A两者都比基部板部2的宽度2A小。因此，能够将电动机控制单元1配置在控制盘100内部的较小的空间内。此外，在接近控制盘100侧面的一侧配置电动机控制单元1的重心。因此，电动机控制单元1的安装平衡良好。因此，电动机控制单元1具有高的耐振动性和抗噪声特性。

[0061] 在不具备侧面金属板的电动机控制单元1中，有可能存在噪声耐量等下降的问题。但是，在本实施方式中，将控制盘100的金属板用作电动机控制单元1的侧面金属板。由此，能够抑制或防止噪声耐量等下降。

[0062] 图5是安装有本发明实施方式的电动机控制单元1的控制盘100的俯视断面图。在控制盘100的侧面部分的金属板上设置有コ形的箱体。图5中表示了箱体的基部板部2、左侧板部3和右侧板部4。在箱体内通过螺柱15(参照图2)安装有主电路基板10和控制电路基板11。通过连接基板12电连接主电路基板10和控制电路基板11。

[0063] 发热量大的半导体元件20安装在主电路基板10的接近散热片13的部分上。来自半导体元件20的热量通过散热片13进行散热。此外，由于利用风扇14使风沿上下方向流动，所以能够更有效地进行散热。此外，因散热而变热的空气从顶板部5的空气孔5S和底板部6的空气孔6S向电动机控制单元1的外部送出。

[0064] 接着，对电动机控制单元1的组装进行说明。关于电动机控制单元1的组装，首先，将展开状态的金属板(图3所示的状态的金属板)弯折成长方体形状。具体地说，在基部板部2的左边，将左侧板部3弯折成相对于基部板部2的面大体垂直。同样，在基部板部2的右边，将右侧板部4弯折成相对于基部板部2的面大体垂直。接着，在基部板部2的上边，将顶板部5弯折成相对于基部板部2的面大体垂直。此外，在基部板部2的下边，将底板部6弯折成相对于基部板部2的面大体垂直。由此，形成长方体形状的箱体。或者，也可以直接得到弯折成长方体形状的箱体。

[0065] 接着，在主电路基板10上安装散热片13。将上述主电路基板10固定在箱体的金属板上。此外，将连接基板12安装在主电路基板10上。最后，安装控制电路基板11。如上所述，电动机控制单元1的组装非常简单。

[0066] ＜实施方式的结构和效果＞

[0067] 本实施方式的电动机控制单元1具有长方体形状的箱，该箱体包括：基部板部2；左侧板部3，与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的左边连接；右侧板部4，与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的右边连接；顶板部5，与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的上边连接；以及底板部6，与基部板部2的面大体垂直，并且与基部板部2的下边连接。箱体具有作为敞开的一面的敞开部16。箱体配置在控制盘100内，该控制盘100具有能够内置箱体的大小。箱体具有：半导体元件20，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部(散热片13、风扇14)，对来自发热的半导体元件20的热量进行散热。散热部在电动机控制单元1安装在控制盘100上的状态下配置在控制盘100的板侧。

[0068] 在具有这种结构的电动机控制单元1中，可以使控制盘100的电动机控制单元1的安装空间变小。因此，能够有效地利用控制盘100的内部和外部的空间。

[0069] 此外，电动机控制单元1以控制盘100的板侧覆盖敞开部16的方式，安装(配置)在控制盘100上。此外，在电动机控制单元1中，散热部(特别是散热片13)配置在箱体的敞开的一面侧。因此，较重的散热部配置成与控制盘100的板侧抵接。因此，能够稳定地配置电动机控制单元1。此外，可以提高电动机控制单元1的耐振动性和抗噪声特性。

[0070] 此外，基部板部2、左侧板部3、右侧板部4、顶板部5和底板部6由一张板形成。能够简单且低成本地制造具有上述结构的电动机控制单元1。

[0071] 此外，在电动机控制单元1配置于控制盘100内部的状态下，风扇14配置成使用于对散热部(散热片13、风扇14)进行冷却的空气沿箱体的上下方向流动。在具有上述结构的电动机控制单元1中，能够有效地对发热量大的半导体元件20进行冷却。

[0072] 此外，在电动机控制单元1中，主电路基板10配置成沿基部板部2与基部板部2平行或大体平行。此外，控制电路基板11在电动机控制单元1安装在控制盘100上的状态下，配置在控制盘100的板侧。此外，电动机控制单元1具有连接主电路基板10和控制电路基板11的连接部(连接基板12或连接器)。

[0073] 本发明并不限于以上的实施方式。本发明的实施方式也可以具有各种其他结构或构成。例如，电动机控制单元1的箱体也可以具有长方体以外的形状。此外，在本实施方式中，风扇14配置在箱体的上侧。代替于此，风扇14也可以配置在箱体的下侧。此外，在本实施方式中，风扇14配置成使风沿上下方向流动。代替于此，风扇14也可以配置成使风沿左右方向流动。

[0074] 在本实施方式中，作为散热部可以例举的是散热片13和风扇14。但是，散热部也可以不包括风扇14。

[0075] 电动机控制单元1也能够以与控制盘的内表面抵接的方式，配置箱体的敞开的一面侧。

[0076] 主电路基板10可以利用螺柱15(铆钉)固定在箱体的金属板上来安装在基部板部2上。

[0077] 散热片13也可以设置在能够有效地对来自发热量大的大型部件的发热进行冷却的位置上，该大型部件是设置在主电路基板10上的构成转换器或逆变器的半导体元件或电解电容器等。

[0078] 风扇14也可以形成为吸入来自电动机控制单元1外部的空气，并且使风相对于作为散热部的散热片13沿上下方向流动。由此，在电动机控制单元1配置于控制盘100内部的状态下，用于对散热片13进行冷却的空气使风沿上下方向流动。

[0079] 图3也是打开本发明实施方式的电动机控制单元1的箱体的箱体平面图。

[0080] 在本实施方式中，由于电动机控制单元1的重心位置在接近控制盘100侧面的一侧，所以设置的安装平衡良好。

[0081] 在本实施方式中，安装在控制盘100上的电动机控制单元1较小，可以有效地利用控制盘的内部和外部的空间。此外，电动机控制单元1可以配置成控制盘100的板侧覆盖敞开部16。由于上述散热部配置在箱体的敞开的一面侧，所以配置成具有重量的散热部与控制盘的板侧抵接，从而能够具有稳定感，并且能够提高耐振动性、抗噪声特性。

[0082] 在电动机控制单元1配置于控制盘100内部的状态下，用于对散热部(散热片13、风扇14)进行冷却的空气形成为可以使风沿上下方向流动。通过具有这种结构，可以在电动机控制单元1中，有效地对发热量大的半导体元件20进行冷却。

[0083] 此外，电动机控制单元1可以包括连接部(连接基板12或连接器)，在主电路基板10沿基部板部2平行配置、且控制电路基板11安装在控制盘100上的状态下，该连接部配置在控制盘100的板侧，并且连接主电路基板10和控制电路基板11。

[0084] 本发明的实施方式可以是以下第一～第五电动机控制单元。

[0085] 第一电动机控制单元具有：基部板部；左侧板部和右侧板部，在所述基部板部的左右边，与所述基部板部的面大体垂直地连接；顶板部，在所述基部板部的上边，与所述基部板部的面大体垂直地连接；以及底板部，在所述基部板部的下边，与所述基部板部的面大体垂直地连接，所述基部板部、所述左侧板部、所述右侧板部、所述顶板部和所述底板部构成长方体形状的箱体，所述箱体具有一面敞开的敞开部，所述箱体配置在能够内置所述箱体的大小的控制盘上，在所述箱体内配置有：半导体元件，进行向控制对象装置的电力供给；以及散热部，对所述半导体元件发热的热量进行散热，在所述电动机控制单元安装在所述控制盘上的状态下，所述散热部配置在所述控制盘的板侧。

[0086] 第二电动机控制单元在第一电动机控制单元的基础上，所述控制盘的板侧配置成覆盖所述敞开部。

[0087] 第三电动机控制单元在第一或第二电动机控制单元的基础上，所述基部板部、所述左侧板部、所述右侧板部、所述顶板部和所述底板部由一张板形成。

[0088] 第四电动机控制单元在第一～第三任意一个电动机控制单元的基础上，在电动机控制单元配置在所述控制盘内部的状态下，用于对所述散热部进行冷却的空气形成为使风沿上下方向流动。

[0089] 第五电动机控制单元在第一～第四任意一个电动机控制单元的基础上，主电路基板沿所述基部板部平行配置，控制电路基板在安装于所述控制盘上的状态下，配置在所述控制盘的板侧，并且电动机控制单元包括连接所述主电路基板和所述控制电路基板的连接部。

[0090] 按照第一～第五电动机控制单元，可以提供一种简单且成本低的电动机控制单元，并能够有效地利用控制盘的内部和外部的空间。