一種伺服放大器以及伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種伺服放大器以及伺服系統(tǒng)，以提高應用該伺服放大器的伺服系統(tǒng)的可靠性。該伺服放大器包括：散熱器、電路板以及位于電路板和散熱器之間的至少一個功率元件，其中，每一個功率元件的針腳端子固定插接至電路板并形成一個條形插接區(qū)域；對應每一個功率元件，散熱器具有從散熱器突出的且間隔開的至少兩個側連接柱，每一個側連接柱朝向電路板的一端固定連接至電路板，并且所述的至少兩個側連接柱中，至少一個側連接柱與電路板的固定位置位于該條形插接區(qū)域或者條形插接區(qū)域在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離散熱器的一側。
【專利說明】
一種伺服放大器以及伺服系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種伺服放大器以及伺服系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]伺服放大器是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。其一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，來實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術的高端產品。現(xiàn)有的伺服放大器通常包括PCB(Printed circuit board，印刷電路板)、IPM(Intelligent Power Module，智能功率模塊)元件和散熱器，其中IPM元件通過針腳端子以與PCB電連接，且IPM元件固定至散熱器以用于IPM元件的散熱，PCB的邊緣區(qū)域與散熱器固定連接。
[0003]但是在伺服放大器的使用過程中，當散熱器受到外界的振動沖擊時，散熱器往往會導致PCB產生很大的振動幅度，甚至會導致位于散熱器和PCB之間的IPM的損壞，例如IPM的針腳端子發(fā)生折斷，從而導致伺服放大器的損壞。為了避免上述問題，現(xiàn)有技術通常是用鈑金或金屬骨架結構來固定PCB，以使得伺服放大器整體的固有頻率變大，從而使得受到外界的沖擊時的自身振動減弱，進而防止其元器件的損壞。
[0004]然而，通過增加鈑金或金屬骨架結構等部件后，又會使得放大器的成本增加，并且使得外形尺寸增大，從而導致不利于應用這種伺服放大器。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型提供一種伺服放大器，其功率元件與電路板的連接更加可靠，從而提高了應用該伺服放大器的伺服系統(tǒng)的可靠性。
[0006]為此，本實用新型實施方式的一個方面是提供了一種伺服放大器，包括:散熱器、電路板以及位于所述電路板和所述散熱器之間的至少一個功率元件，其中，每一個所述功率元件的針腳端子固定插接至所述電路板并形成一個條形插接區(qū)域；
[0007]對應每一個所述功率元件，所述散熱器具有從所述散熱器突出的且間隔開的至少兩個側連接柱，每一個所述側連接柱朝向所述電路板的一端固定連接至所述電路板，并且所述至少兩個側連接柱中，至少一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置位于所述條形插接區(qū)域或者所述條形插接區(qū)域在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。
[0008]在使用本實施方式中提供的伺服放大器時，由于該伺服放大器的散熱器通過側連接柱與電路板固定連接，且針對每一個功率元件，至少一個側連接柱與電路板的固定位置位于所述條形插接區(qū)域或所述延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側，從而伺服放大器的電路板不會由于散熱器的振動而在電路板用于插接針腳端子的區(qū)域產生較大的振動幅度，進而有效地減小了在該區(qū)域內部所產生的應力集中，并且在針腳端子處所產生的應力還可以分散到側連接柱上，因此能夠有效地降低了針腳端子的損壞風險，提高了伺服放大器的可靠性;特別是，由于本實施方式僅僅通過在散熱器上對應每一個功率元件而設置至少兩個側連接柱，并未在電路板上多處固定，就能夠提高伺服放大器的可靠性，使得產品的成本較低、結構簡單且體積較小。
[0009]另外，為了進一步防止功率元件的針腳端子在伺服放大器的使用過程中的損壞，提高其與電路板連接的可靠性，在本實用新型的又一實施方式中，所述至少兩個側連接柱中的每一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置均位于所述條形插接區(qū)域或者所述延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。
[0010]具體的，在本實用新型的一個優(yōu)選的實施方式中，所述至少兩個側連接柱中的一個側連接柱與所述電路板的固定位置位于所述延伸區(qū)域上，從而能夠更加有效地保護功率元件的所有針腳端子，進一步提高功率元件與電路板插接的可靠性。
[0011]另外，由于伺服放大器中的功率元件通常為兩個甚至多個，因而為了提高電路板的空間利用率，簡化電路板的制造工藝，在本實用新型的一個優(yōu)選實施方式中，部分相鄰的兩個所述功率元件之間設置一個側連接柱。在這一基礎上，在本實用新型的一個【具體實施方式】中，所述功率元件的數(shù)量為兩個，所述側連接柱的數(shù)量相應地可以為三個。因此在該實施方式中，通過三個側連接柱與電路板的連接就可以實現(xiàn)對兩個功率元件的針腳端子的保護。
[0012]另外，在本實用新型所提供的伺服放大器的實現(xiàn)過程中，為了有利于實現(xiàn)散熱器對功率元件的散熱并且進一步保護功率元件與電路板之間的連接，往往還將功率元件固定至散熱器，例如可以通過導熱膠將其附接至散熱器，或者通過螺釘?shù)冗B接件將其固定至散熱器。
[0013]另外，為了保護伺服放大器的各個構成組件，本實用新型所提供的伺服放大器通常還包括殼體，所述散熱器和所述電路板還分別固定至所述殼體。
[0014]功率元件作為伺服放大器中的關鍵元件，可以有多種類型，具體地，在本實用新型的一個實施方式中，所述功率元件例如優(yōu)選為智能功率模塊。
[0015]上述伺服放大器可用于伺服系統(tǒng)中，以提高伺服系統(tǒng)的可靠性，因此本實用新型的另一方面還提供一種伺服系統(tǒng)，包括伺服電機、以及上述任一所述的伺服放大器，其中所述伺服放大器與所述伺服電機連接以控制所述伺服電機。
【附圖說明】

[0016]圖1為本實用新型提供的伺服放大器的第一實施方式的立體結構示意圖；
[0017]圖2為圖1中示出的伺服放大器的主視結構示意圖；
[0018]圖3為圖1中示出的處于裝配狀態(tài)的功率元件和電路板；
[0019]圖4為圖1中示出的功率元件的立體結構示意圖；
[0020]圖5為圖1中示出的散熱器的立體結構示意圖；
[0021 ]圖6為本實用新型提供的伺服放大器的第二實施方式的主視結構示意圖；
[0022]圖7為本實用新型提供的伺服放大器的第三實施方式的立體結構示意圖；
[0023]圖8為圖7中示出的散熱器的立體結構示意圖；
[0024]圖9為本實用新型提供的伺服放大器的又一實施方式的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]在應用伺服放大器的伺服系統(tǒng)中，需要伺服放大器具有極高的可靠性，本實用新型提供的伺服放大器的散熱器針對每一個功率元件，具有從所述散熱器突出的至少兩個側連接柱，每一個所述側連接柱朝向電路板的一端固定連接至所述電路板，并且所述至少兩個側連接柱中，至少一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置位于相應的功率元件的針腳端子與電路板所形成的條形插接區(qū)域或者該條形插接區(qū)域在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側，有效地提高了功率元件與電路板的插接可靠性。
[0026]為更清楚地理解本實用新型的實施方式，參照附圖，以具體的實施例進行詳細說明。
[0027]如圖1至圖5所示，為本實用新型的第一實施方式中的伺服放大器，該伺服放大器包括散熱器11、電路板12以及位于電路板12和散熱器11之間的兩個功率元件(13a，13b)，其中，每一個功率元件(13a，13b)固定至散熱器11 (例如參照圖4和圖5，通過4個螺釘穿過相應的螺紋孔113來固定連接)，且每一個功率元件(13a，13b)的針腳端子131固定插接至電路板12并分別形成條形插接區(qū)域A、B;
[0028]其中對應每一個功率元件，散熱器11具有從散熱器11突出的且間隔開的兩個側連接柱，即，兩個側連接柱11 la、11 Ib對應功率元件13a，兩個側連接柱11 Ic、11 Id對應功率元件13b，每一個側連接柱朝向電路板12的一端固定連接至電路板12;并且其中側連接柱Illa與電路板12的固定位置a位于條形插接區(qū)域A在其長度方向(如圖2中雙向箭頭Y所示的方向)上的延伸區(qū)域C以外的背離散熱器11的一側(即如圖2中單向箭頭F所示的一側)，其中側連接柱Illb與電路板12的固定位置b位于條形插接區(qū)域A在其長度方向(如圖2中雙向箭頭Y所示的方向)上的延伸區(qū)域C上;側連接柱lllc、llld與電路板12的固定位置c、d位于條形插接區(qū)域B在其長度方向(如圖2中雙向箭頭Y所示的方向)上的延伸區(qū)域D以外的背離散熱器11的一側(即如圖2中單向箭頭F所示的一側)，從而散熱器的側連接柱和電路板的連接與散熱器和功率元件的連接構成了用于功率元件的保護區(qū)域。
[0029]在此需要說明的是，為了清楚起見，在圖2中僅示出了條形插接區(qū)域A在其長度方向上的一側的延伸區(qū)域C，以及條形插接區(qū)域B在其長度方向上的一側的延伸區(qū)域D，但是應該理解條形插接區(qū)域的延伸區(qū)域應當為分別向兩側延伸。
[0030]在現(xiàn)有技術的伺服放大器中，散熱器的振動會使得電路板受到振動沖擊，從而將應力集中到功率元件的針腳端子，使得這些針腳端子受到很大的應力，該應力進而轉化為剪切力，當剪切力大于針腳端子的材料的疲勞強度時，針腳端子就會折斷。
[0031]然而，在使用本實施方式中提供的伺服放大器時，由于該伺服放大器的散熱器通過側連接柱(llla，lllb，lllc，llld)與電路板12固定連接，因而伺服放大器的電路板不會由于散熱器的振動而在電路板用于插接針腳端子的區(qū)域產生較大的振動幅度，進而有效地減小了在該區(qū)域內部所產生的應力集中，并且在針腳端子處所產生的應力還可以分散到側連接柱上，因此能夠有效地降低了針腳端子的損壞風險，提高了伺服放大器的可靠性；
[0032]特別是，由于本實施方式僅僅通過在散熱器上對應每一個功率元件而設置兩個側連接柱，并未在電路板上多處固定(也就是說，只是在條形插接區(qū)域的附近增加了電路板與散熱器的連接，改變了電路板的固定方式)，就能夠提高伺服放大器的可靠性，使得產品的成本較低、結構簡單且體積較小。
[0033]當然，在本實施方式中僅示出了兩個功率元件，并且每一個功率元件對應設置兩個側連接柱，但是應當理解的是，功率元件的數(shù)量并不限于兩個，具體根據(jù)伺服放大器的要求來確定，例如一個、三個等等；同樣地，側連接柱的數(shù)量不限于兩個，具體根據(jù)伺服放大器的功率元件的大小、和電路板的可用于固定連接的區(qū)域來確定，以確保針腳端子的安全性；
[0034]另外，在本實施方式中示出了其中一個功率元件13b整體位于散熱器與電路板之間，而功率元件13a的一部分位于散熱器與電路板之間(參照圖2所示，功率元件13a的針腳端子131暴露于散熱器的外部)。但是應當理解的是，功率元件的布置方式并不限于以上所示出的方式，例如還可以是，所有的功率元件均整體位于散熱器與電路板之間，也可以是所有的功率元件的針腳端子均暴露于散熱器的外部，在此不作具體限定。
[0035]另外，需要說明的是，本實施方式中示出的側連接柱的形狀僅為示例性的，但是其它的側連接柱的形狀也是可以的，例如可以為棱柱或不規(guī)則的柱子等;并且，在圖2所示的實施方式中，對應功率元件13b的兩個固定位置c、d均位于條形插接區(qū)域B的延伸區(qū)域D以外的背離散熱器11的一側，但是應當理解的是，側連接柱的這種布置為一種較為優(yōu)選的實施方式，其它的布置也是可以的，例如，對應功率元件13b的一個固定位置c位于條形插接區(qū)域B的延伸區(qū)域D以外的背離散熱器11的一側，另一個固定位置d位于條形插接區(qū)域B以外的背離散熱器11的一側(參照圖2中單向箭頭E所示的一側)，等等。
[0036]參照圖6，示出了本實用新型的第二實施方式的伺服放大器的主視結構示意圖，該伺服放大器與第一實施方式所示出的伺服放大器類似，區(qū)別僅在于，其中側連接柱111a、Illb與電路板12的固定位置均位于條形插接區(qū)域A在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離散熱器11的一側，側連接柱lllc、llld與電路板12的固定位置均位于條形插接區(qū)域B在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。
[0037]當使用本實施方式的伺服放大器時，能夠更加有效地保護功率元件的針腳端子，進一步提高伺服放大器的可靠性。
[0038]參照圖7，示出了本實用新型的第三實施方式的伺服放大器，該伺服放大器與第二實施方式所示出的伺服放大器類似，區(qū)別僅在于其中散熱器11的側連接柱為三個(參照圖8)，兩個功率元件之間僅設置一個側連接柱111b，S卩，位于兩個功率元件之間的一個側連接柱Illb由它們所共用，從而可以減少電路板的用于機械連接的區(qū)域，簡化電路板的制造工藝，提高電路板的空間利用率，并有效地降低了產品的成本。
[0039]在本實施方式中，僅示出了兩個功率元件的情況，但是對于本領域技術人員可以理解的是，對于多個功率元件的情況，距離一定間隔的相鄰的兩個功率元件之間同樣地均可以僅設置一個側連接柱。
[0040]參照圖9，示出了本實用新型的第四實施方式的伺服放大器，在前述任一實施方式的基礎上，該伺服放大器還包括用于保護伺服放大器的各構成組件的殼體14，散熱器和電路板(不可見)還分別固定在殼體14內。
[0041]用于伺服放大器的功率元件的種類有多種，在本實用新型的一個優(yōu)選實施方式中，功率元件優(yōu)選為IPM，其兼有大功率晶體管的高電流、低飽和電壓和高耐壓的優(yōu)點，以及場效應晶體管的高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優(yōu)點，并且IPM內部集成了邏輯、控制、檢測和保護電路，使用起來方便，不僅減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)時間，也增強了系統(tǒng)的可靠性。
[0042]在此需要說明的是，本領域技術人員根據(jù)本實用新型的上述各個實施方式可知:
[0043]本實用新型提供的伺服放大器，包括:散熱器、電路板以及位于所述電路板和所述散熱器之間的至少一個功率元件，其中，每一個所述功率元件的針腳端子固定插接至所述電路板并形成一個條形插接區(qū)域;對應每一個所述功率元件，所述散熱器具有從所述散熱器突出的且間隔開的至少兩個側連接柱，每一個所述側連接柱朝向所述電路板的一端固定連接至所述電路板，并且所述至少兩個側連接柱中，至少一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置位于所述條形插接區(qū)域或者所述條形插接區(qū)域在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。因此在使用本實用新型所提供的伺服放大器時，由于該伺服放大器的散熱器通過側連接柱與電路板固定連接，從而伺服放大器的電路板不會由于散熱器的振動而在電路板用于插接針腳端子的區(qū)域產生較大的振動幅度，進而有效地減小了在該區(qū)域內部所產生的應力集中，并且應力還可以分散至側連接柱上，因此有效地降低了針腳端子的損壞風險，提高了伺服放大器的可靠性。
[0044]以上參照附圖對本實用新型的具體實現(xiàn)方式進行了詳細說明，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種伺服放大器，包括:散熱器、電路板以及位于所述電路板和所述散熱器之間的至少一個功率元件，其中，每一個所述功率元件的針腳端子固定插接至所述電路板并形成一個條形插接區(qū)域;其特征在于， 對應每一個所述功率元件，所述散熱器具有從所述散熱器突出的且間隔開的至少兩個側連接柱，每一個所述側連接柱朝向所述電路板的一端固定連接至所述電路板，并且所述至少兩個側連接柱中，至少一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置位于所述條形插接區(qū)域或者所述條形插接區(qū)域在其長度方向上的延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。2.根據(jù)權利要求1所述的伺服放大器，其特征在于，所述至少兩個側連接柱中的每一個所述側連接柱與所述電路板的固定位置均位于所述條形插接區(qū)域或者所述延伸區(qū)域以外的背離所述散熱器的一側。3.根據(jù)權利要求1所述的伺服放大器，其特征在于，所述至少兩個側連接柱中的一個側連接柱與所述電路板的固定位置位于所述延伸區(qū)域上。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的伺服放大器，其特征在于，所述功率元件的數(shù)量為多個，其中部分相鄰的兩個所述功率元件之間設置一個所述側連接柱。5.根據(jù)權利要求4所述的伺服放大器，其特征在于，所述功率元件的數(shù)量為兩個，所述側連接柱的數(shù)量為三個。6.根據(jù)權利要求1所述的伺服放大器，其特征在于，每一個所述功率元件固定至所述散熱器。7.根據(jù)權利要求1所述的伺服放大器，其特征在于，所述伺服放大器還包括殼體，所述散熱器和所述電路板還分別固定至所述殼體。8.根據(jù)權利要求1所述的伺服放大器，其特征在于，所述功率元件為智能功率模塊IPM。9.一種伺服系統(tǒng)，其特征在于，包括伺服電機、以及根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的伺服放大器，其中所述伺服放大器與所述伺服電機連接以控制所述伺服電機。
【文檔編號】H05K7/20GK205694033SQ201620581779
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月14日 公開號201620581779.5, CN 201620581779, CN 205694033 U, CN 205694033U, CN-U-205694033, CN201620581779, CN201620581779.5, CN205694033 U, CN205694033U
【發(fā)明人】梁曉東, 相曉鷗, 高吉靈
【申請人】株式會社安川電機