JPH0538144A - モータ制御ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のモータ制御ユニットを横に並べて使用
する場合でも取付面積が少ないモータ制御ユニットを得
る。 【構成】 サーボアンプ等のモータ制御ユニットにおい
て、左右方向に薄い長方体のユニットケース２とユニッ
トケース２を貫通してヒートプレート９を配置し、ユニ
ットケース２内のヒートプレート９に半導体モジュール
２２の放熱用取付面２２−２を接触させ、ユニットケー
ス２外のヒートプレート９に放熱フィン３−１、３−２
の連結部３−１Ａ、３−２Ａを接触させることにより、
ユニットケース２内の発熱をユニットケース２外に伝
達、放熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はモータを制御する半導
体主回路と、この半導体主回路の動作を制御する制御回
路からなるインバータ、サーボアンプ等のモータ制御ユ
ニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のモータ制御ユニットはパワートラ
ンジスタ等のパワースイチッング素子の小型化、高集積
化（一体化）及びパワープリント板の採用により、小型
化が進んでいるが、これに伴いパワー部品等から発生す
る熱の処理がネックになっている。また、制御の高度
化、複雑化につれ、使用されるモータも多くなりこれを
１カ所に集中させた制御装置から制御する場合も多くな
っている。図４（ａ）は従来のサーボアンプの回路構成
をしめすブロック図、図４（ｂ）は主回路部分の回路図
である。図において、１は電源、２１はコンバータ部で
ダイオードモジュール等で構成され、商用周波数の電源
１の交流を直流に変換する。２３はダイオード２１で交
流から変換された直流を平滑するコンデンサ、２２はイ
ンバータ部でトランジスタモジュール等のスイチッング
素子で構成され、コンデンサ２３で平滑された直流をＰ
ＷＭ発生回路１１により任意の電圧、周波数の交流に変
換し、サーボモータ６に供給する。７はエンコーダでサ
ーボモータ６の位置、速度を検出し、位置／速度検出回
路１２にその信号を送出し、演算回路１３はコントロー
ラ１５からの外部位置指令と位置／速度回路１２からの
信号を比較しその演算結果により電圧指令をＰＷＭ発生
回路１１に送出する。インバータ部２２からの出力電流
をＣＴ等の電流検出器で検出し、その信号を電流検出回
路１６を介して演算回路１３に送出する。図４（ａ）に
おいて一点鎖線で囲った部分８は所謂モータ制御ユニッ
ト（サーボ制御の場合はサーボアンプ）である。なお、
サーボモータのサーボアンプの動作については公知であ
るので説明を省略する。このモータ制御ユニット８の１
構成例を図５の平面断面図及び図６の側面断面図にユニ
ットケースのカバーを取り外した状態で示す。図におい
て、２Ａはアルミダイカスト等で成形したユニットケー
スで、その正面側にダイオードモジュール２１、コンデ
ンサ２３、トランジスタモジュール２２、これらの主回
路を接続する主回路プリント板４と演算回路１３、ＰＷ
Ｍ発生回路１１等の制御回路のプリント板５等が固定、
収納するユニットケース部２Ａ−１とモジュールの放熱
用取付面２１−２、２２−２との接触部２Ａ−２を有
し、背面側に放熱フィン部２Ａ−３を有している。前記
モジュール２１、２２は電気的接続のための端子２１−
１、２２−１と熱を放熱するための放熱用取付面２１−
２、２２−２を有している。端子２１−１、２２−１は
主回路プリント板４に接続されている。一般的にこのよ
うなモータ制御ユニット８はそのユニットケース部は制
御盤内に収納し、放熱フィン部は制御盤外に出して、放
熱効果を高めている。

【０００３】また、図７はモータ制御ユニット８の他の
構成例で、放熱フィン３Ｂのフィン部３Ｂ−１をモータ
制御ユニット８の正面と平行に配置し、その連結部３Ｂ
−２に発熱の多い主回路部品を取り付けたものである。

【０００４】また、特開昭６４−５９８９５には図８に
示すように、高密度の電子回路を良熱伝導体のパッケー
ジケース４１に内蔵した電子回路パッケージ４２をプリ
ント板４３に実装し、プリント板４３と相対向して略平
行に配設された金属板４４の電子回路パッケージ用ガイ
ド穴の折り曲げ片４５を電子回路パッケージ４２に圧接
させることにより、電子回路パッケージ４２の発生する
熱を金属板４４を介して電子回路モジュール４６外の熱
インターフェイス４７に伝達する電子部品実装装置が提
案されている。金属板４４には図示していないが、ヒー
トパイプが内蔵されているが、アルミ板でもよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ダイオード、トランジ
スタモジュール等の発熱の多い主回路部品は一般的に長
方体で面積の広い面に電気的接続のための端子を配し、
反対側に放熱のための取付面を設けている。図５及び図
６に示す従来例では、主回路部品の面積の広い面がモー
タ制御ユニットの正面と平行に配置されている。このた
め、ユニットケースの幅（図５で上下方向）は主回路部
品の面積の広い面で制約されるため、薄くすることに制
約があり、複数のモータ制御ユニットを横一列に列盤で
取り付けて使用する場合、広い取付面積が必要となる。

【０００６】また、図７に示す例では前記従来例の放熱
フィンを９０゜回転させ、それに発熱の多い主回路部品
を取り付けているため、放熱フィンのフィンの高さは主
回路部品の厚み分だけ小さくする必要があり、主回路部
品の発熱に制約を受ける。

【０００７】また、図８の例では金属板の折り曲げ部を
発熱体である電子回路パッケージのケースに接触させ、
ヒートパイプにその熱を伝導して外部へ伝達しているの
で熱の伝達効率は良くない。

【０００８】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、放熱効率のよい左右に薄型のモ
ータ制御ユニットを得るとともに、複数のモータ制御ユ
ニットを横に並べて使用する場合でも取付面積が少ない
モータ制御ユニットを実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明におけるモータ
制御ユニットは、垂直な取付面に対して天地（上下）方
向に高く、左右方向に薄い長方体のユニットケースと、
前記ユニットケースの左右の壁に平行に半導体モジュー
ルを搭載したプリント板と板状のヒートプレートを配置
し、前記ヒートプレートの一部は前記ユニットケース内
に他は前記ユニットケース外に延ばし、ユニットケース
内の前記ヒートプレートに前記半導体モジュールの放熱
用取付面を接触させ、ユニットケース外のヒートプレー
トに放熱フィンを接触させる。

【００１０】

【作用】この発明におけるモータ制御ユニットのヒート
プレートはユニットケース内の発熱をユニットケース外
の放熱フィンに伝達、放熱させる。

【００１１】

【実施例】実施例１．図１は本発明の１実施例を示すモ
ータ制御ユニット８の正面断面図で、図２はユニットケ
ースのカバーを取り外した側面図である。図において、
従来の図と同一のものは同一符号で示し、説明を省略す
る。２は長方体をしたユニットケースでプリント板等を
固定、取り付けるベース部２−１と取り外しができるカ
バー部２−２とから構成され、モータ制御ユニット８を
制御盤等の取付面３０に取り付ける場合、天地（上下）
方向に縦長で左右（横）方向に寸法の小さい面をもって
くる。主回路プリント板４及び制御回路のプリント板５
はユニットケース２の左右の壁に平行に配置し、これら
のプリント板に主回路部品であるモジュール２１、２２
等と演算回路１３、ＰＷＭ発生回路１１等の制御回路部
品が搭載され電気的に接続される。９は中空板状のヒー
トプレートでユニットケース２の左右の壁に平行に配置
し、その一部はユニットケース２内にあり、他端はユニ
ットケース２外に突出させている。ユニットケース２内
のヒートプレート９は発熱の多いモジュール２１、２２
の放熱用取付面２１−２、２２−２に接している。ユニ
ットケース２外のヒートプレート９は放熱フィン３−１
及び３−２の連結部３−１Ａ及び３−２Ａに接してい
る。放熱フィン３−１及び３−２のフィン３−１Ｂ及び
３−２Ｂはモータ制御ユニット８の天地方向に空気が流
れるように配置している。ヒートプレート９は図３
（ａ）に示すように２枚の銅板またはアルミ板等を重
ね、その中央部を膨らませて中空とし、その中空部にア
ンモニア等の作動液を充填してある。いま、モータ制御
ユニット８が動作して、モジュール２１、２２が発熱す
るとその熱はモジュール２１、２２の放熱用取付面２１
−２、２２−２からヒートプレート９の板を介して中に
充填された作動液の温度を高め、作動液の気化温度以上
になると作動液が気化し、気化する時に潜熱を奪う。気
化した作動液の蒸気は圧力差によって低温、低圧側のユ
ニットケース２外の方に移動し、ここでヒートプレート
９の板を介して放熱フィン３−１、３−２に作動液の蒸
気の熱を伝え、蒸気は冷却されて凝縮し、液化する。液
化した作動液はユニットケース２内のモジュール２１、
２２側に還流する。ヒートプレートは周知のようにその
長手方向の熱抵抗は極めて小さいため、モジュール２
１、２２部と放熱フィン部３−１、３−２が直接接した
と同様の放熱特性が実現できる。図３（ａ）に示すよう
に、ヒートプレート９は放熱フィン３−１及び３−２の
連結部３−１Ａ及び３−２Ａのほぼ全面に接触させる大
きさとしている。このため、モジュール２１、２２部の
発熱は放熱フィン３−１、３−２のほぼ全面に拡散し、
放熱フィン３−１、３−２の温度をほぼ均等にできる。
また、ヒートプレート９の両面に放熱フィンを設けてい
るため、放熱フィンのフィンの高さが低くでき、放熱フ
ィンでの温度差ができにくく効率的な放熱ができる。な
お、本実施例ではダイオードモジュールとトランジスタ
モジュールを発熱の多い主回路部品としたが、これ以外
の発熱の多い部品があった場合、例えば回生用の部品等
を使用する場合この部品をヒートプレートに接触させる
ことは当然のことである。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ制
御ユニットはユニットケースの左右の壁に平行にプリン
ト板及び板状のヒートプレートを配置し、ユニットケー
ス内のヒートプレートに発熱の多い主回路部品であるモ
ジュールの放熱用取付面を接触させ、ユニットケース外
のヒートプレートに放熱フィンを接触させたので、モジ
ュールの発熱を効率よく外部の放熱フィンに伝達、放熱
できるとともに、モータ制御ユニットの左右方向の寸法
を薄く設計でき、複数のモータ制御ユニットを左右方向
に近接取付しても取付面積の節減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すモータ制御ユニットの
平面断面図である。

【図２】図１のユニットケースのカバーを取り外した側
面図である。

【図３】本発明に使用するヒートプレートと主回路部品
及び放熱フィンの関係を示す図である。

【図４】一般的なサーボアンプの回路構成を示すブロッ
ク図と、主回路を示す図である。

【図５】従来のサーボアンプの平面断面図である。

【図６】図５でユニットケースのカバーを取り外した側
面図である。

【図７】従来の別のサーボアンプの平面断面図である。

【図８】従来の電子部品実装装置の平面断面図である。

【符号の説明】

２ ユニットケース ３ 放熱フィン ４ 主回路プリント板 ５ 制御回路のプリント板 ９ ヒートプレート ２１ ダイオードモジュール（第１の半導体モジュー
ル） ２２ トランジスタモジュール（第２の半導体モジュー
ル）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 交流を直流に変換する第１の半導体モジ
   ュール部と、前記直流を任意の電圧、周波数の交流に変
   換するスイチッング素子からなる第２の半導体モジュー
   ル部と、半導体モジュールを制御する制御部と、これら
   を収納するユニットケースと、ユニットケース外でその
   背面にユニットケースに沿って配置した放熱フィンから
   なるモータ制御ユニットにおいて、 垂直な取付面に対して天地（上下）方向に高く、左右方
   向に薄い長方体のユニットケースの左右の壁に平行に半
   導体モジュールを搭載したプリント板と板状のヒートプ
   レートを配置し、前記ヒートプレートの一部は前記ユニ
   ットケース内に他は前記ユニットケース外に延ばし、ユ
   ニットケース内の前記ヒートプレートに前記半導体モジ
   ュールの放熱用取付面を接触させ、ユニットケース外の
   ヒートプレートに放熱フィンを接触させることにより、
   ユニットケース内の発熱をユニットケース外の放熱フィ
   ンに伝達、放熱させることを特徴とするモータ制御ユニ
   ット。