CN102734868B

CN102734868B - 空气调节机的室内机

Info

Publication number: CN102734868B
Application number: CN201210094139.8A
Authority: CN
Inventors: 高原英树; 松本崇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: US9383114B2; EP2505928A3; AU2012201818B2; AU2012201818A1; JP5829414B2; JP2012207825A; US20120252346A1; CN102734868A; EP2505928A2; EP2505928B1

Abstract

由于以往的空气调节机的室内机使用了将具有反演电路的控制基板内置于风扇马达的框体内部的风扇马达，所以控制基板和风扇马达的旋转机构在框体内部接近地配置。由此，存在如下课题，即，因反演电路的开关元件进行高速开关运动时产生的电磁噪声，使风扇马达的旋转机构容易发生电蚀。本发明将内置了用于控制定子中流动的电流的反演电路的半导体模块所安装的电路基板收容在电器箱的内部，构成反演电路的开关元件和二极管元件中的至少1个以上的元件由宽禁带半导体形成。

Description

空气调节机的室内机

技术领域

本发明涉及具有室内风扇和旋转驱动该室内风扇的风扇马达的空气调节机的室内机。

背景技术

以往的空气调节机的室内机具有作为室内风扇横流风扇，通过风扇马达旋转驱动该横流风扇，由此进行室内空气的空气调节。具体来说，从室内机主体的吸入口吸入的气流通过安装在室内机内部的热交换器进行空气调节之后，从室内机主体的吹出口向室内空间吹出。而且，在该风扇马达中内置有定子、转子这样的旋转机构和进行马达的旋转控制的安装有反演电路的控制基板(例如，参照专利文献1)。

【现有技术文献】

【专利文献1】日本特开2008-187798号公报

以往的空气调节机的室内机采用将具有反演电路的控制基板内置于风扇马达的框体内部的风扇马达，所以，控制基板和风扇马达的旋转机构在框体内部接近地配置。因此，存在如下课题：因反演电路的开关元件高速开关运动时产生的电磁噪声，使风扇马达的旋转机构容易发生电蚀。这里，电蚀是指电压施加在风扇马达的轴承上，由于反复放电而使轴承内受损，产生异响的现象。

另外，该反演电路的开关元件由Si(硅)半导体制作，所以，随着高速开关运动，来自开关元件的发热量增多。因此，作为对开关元件进行冷却的构件安装有散热器，或者风扇马达整体由耐热性高的部件所形成的铸型密闭等。因此，在安装了散热器的情况下，风扇马达自身的小型化困难，进而成为室内机的尺寸变大的主要原因。另外，在使用了由耐热性高的部件形成的铸型的情况下，存在铸型所需的成本变高这样的课题。

另外，以往的空气调节机的室内机不仅具有内置了控制基板的风扇马达，还具有内置有进行空气调节机整体控制的电子控制基板的电器箱。因此，电子控制相关的基板被分散配置在风扇马达内部和电器箱内部两个位置。由此，成为电子器件的起火源的位置变为多个，存在安全措施的成本变高的问题。

即使将所有的电子控制基板收容在电器箱中，电器箱为防止火势蔓延而采取大致密闭的构造，由于不能充分地散热，所以存在不能够安装在工作时成为高温的元件或高温时不能正常工作的元件的问题。

发明内容

本发明是为解决上述课题而研发的，本发明的第一目的是提供一种空气调节机的室内机，其具有难以发生电蚀现象的风扇马达。另外，本发明的第二目的是实现风扇马达自身的小型化，进而实现室内机主体的小型化。另外，本发明的第三目的提供一种空气调节机的室内机，其能够使安全措施所需的费用降低。

本发明的空气调节机的室内机的特征在于，具有具备吸入口和吹出口的箱体，在该箱体内具有：热交换器；将从所述吸入口吸入的室内空气经由所述热交换器向所述吹出口送风的室内风扇；驱动所述室内风扇的室内风扇马达；以及，对控制所述室内风扇马达的电路基板进行收容的电器箱，所述室内风扇马达具有马达的转子和具有电气绕组的定子，在所述电器箱中收容有电路基板，该电路基板安装有用于控制所述定子中流动的电流的反演电路，构成所述反演电路的开关元件和二极管元件中的至少1个以上的元件由宽禁带半导体形成。

发明的效果

由于本发明的空气调节机的室内机将室内风扇马达驱动用的反演电路设置在电器箱内，所以能够使室内风扇马达中的电蚀难以发生。另外，由于在室内风扇马达内部没有设置安装了室内风扇马达驱动用的反演电路的电路基板，所以能够实现风扇马达自身的小型化。另外，由于将电子器件仅收容在电器箱内，所以具有能够以低成本实施安全措施的效果。

附图说明

图1是实施方式1的空气调节机的室内机的外形主视图。

图2是表示实施方式1的空气调节机的室内机的内部结构的图。

图3是表示实施方式1的电器箱的外形的图。

图4是表示以往的风扇马达的结构的图。

图5是表示实施方式1的风扇马达的结构的图。

图6是表示实施方式1的电器箱内部的结构的图。

图7是表示实施方式1的反演电路的结构的图。

图8是表示实施方式2的电器箱内部的结构的图。

具体实施方式

实施方式1

关于实施方式1的空气调节机的室内机，基于附图说明其结构及动作。图1示出了空气调节机的室内机的外形主视图。图1所示的室内机在室内机的箱体1的上部具有吸入室内空气的吸入口2。此外，吸入口2难以从室内机的正面方向被观察到，因此用虚线表示。在室内机的箱体1的下部具有能够开闭的吹出口3，该吹出口3用于将在室内机内部进行了热交换的气流吹出。

图2是表示室内机的箱体1的内部结构的图。在室内机1中，具有：热交换器4，该热交换器4在从吸入口2吸入的气流和制冷剂之间进行热交换；横流风扇5，该横流风扇5从吸入口2吸入室内的空气并以使该空气与热交换器4接触的方式生成气流的流动；室内风扇马达6，该室内风扇马达6使横流风扇5旋转；电器箱7，该电器箱7内置有进行室内风扇马达6的驱动控制、从吹出口3吹出的气流的风速和风向的控制及向室外机(未图示)的供电和向室外机的信号传送等的控制的电子器件。

图3示出了电器箱7的外形图。电器箱7具有在其大致长方体形状的一部分上设有凹部7a的框体，在该凹部7a部分装入室内风扇马达6。在图2中，虚线示出了室内风扇马达6中的装入电器箱7的凹部7a的部分。

以下，对室内风扇马达6进行说明，为了进行比较，先说明以往的室内风扇马达的构造。图4是表示以往的室内风扇马达8的构造的图。在图4中，中心线A-A的上侧半部示出了室内风扇马达8内部的剖视图。以往的室内风扇马达8具有：成为马达旋转轴的轴9；与轴9连接的马达的转子部分10；支承轴9的轴承11；定子12，该定子12具有用于产生使马达的转子部分10旋转的力的电气绕组；电路基板13，该电路基板13安装有为了产生该旋转的力而对定子12的电气绕组中流动的电流进行控制的电子器件；铸型14，该铸型14保护马达内部的零件整体不受外部的外界干扰(环境噪音等)，并且由能够承受来自电路基板13的安装零件的发热的部件形成，并覆盖马达整体。电路基板13和电器箱7经由连接器15由配线16连接。

在电路基板13上，安装有构成对定子12中流动的电流进行控制的室内风扇马达驱动用反演电路的电子器件。反演电路的结构如下所述，具有由晶体管等半导体形成的开关元件、和与开关元件反并联连接的二极管，生成马达驱动电流，驱动室内风扇马达8。此外，在以往的室内风扇马达8中，开关元件及二极管采用Si(硅)半导体。

一般地，Si半导体元件具有如下特性，即，进行开关产生的发热量多，且元件的温度达到100°左右的高温时不能正常工作。因此，在将Si半导体元件搭载在电路基板上的情况下，需要使从Si半导体元件产生的热量散发的构件。因此，通常在Si半导体元件上附加散热用的翅片，通过进一步暴露在空气中，使来自半导体元件的热量散发。因此，为将Si半导体元件搭载在电路基板上，需要为了散热而搭载散热翅片的容积和用于通过空冷作用进行散热的空间。

在以往的室内风扇马达8中，由安装在电路基板13上的电子器件产生的热量经由铸型14向外散发。这样，将铸型14自身作为散热翅片的替代品使用，所以，铸型14需要由能够承受来自安装零件的热量的材质的部件构成。

另外，马达驱动用反演电路这样的电子电路可能因配线短路等而成为起火源。另一方面，在电器箱7内部内置有空调机控制用的电子器件，因此，在以往的室内机中存在室内风扇马达和电器箱这两处需要防火措施的部分。所以，存在安全措施所需的成本上升的问题。

假设，在将需要防火措施的基板集中在一处的情况下，考虑将电路基板13收容在电器箱7内，但这样的话，必须将设置散热翅片的空间和用于散热的空间设置在电器箱7内部。另外，为确保空气向散热翅片的流动，不得不在电器箱7的框体上设置通风用的孔，反而导致电器箱的火灾安全性降低。

另外，以往的室内风扇马达将电路基板配置在内部，由此还存在容易发生电蚀的问题。这里，“电蚀”是指电压施加于室内风扇马达8的马达的轴承11，反复放电，从而使轴承的内径受损而发生异响的现象。电蚀现象容易在如室内风扇马达8这样的在马达的轴承11附近内置了作为电压源的马达驱动用反演电路的形式的马达中发生。

此外，因驱动用反演电路的控制方法的不同，电蚀发生的难易度改变。在一般的室内风扇马达中，作为逆变器控制方式，大多使用电蚀难以发生的120度通电方式。120度通电方式与正弦波驱动方式相比，使马达旋转的信号波形紊乱，所以马达效率降低，还会成为产生噪音和振动的原因。

以下，基于附图说明本实施方式的室内风扇马达6的构造。图5是表示本实施方式的室内风扇马达6的构造的图。在图5中，对于与图4相同或相应的结构部分标注相同的附图标记。在图5中，中心线A-A的上侧半部示出了室内风扇马达6内部的剖视图。室内风扇马达6具有：成为马达旋转轴的轴9；与轴9连接的马达的转子部分10；支承轴9的轴承11；定子12，该定子12具有用于产生使马达的转子部分10旋转的力的电气绕组；铸型14，该铸型14为了保护马达内部的零件整体不受外部的外界干扰(环境噪音等)而覆盖马达整体。定子12通过配线17与后述的内置于电器箱7的反演电路连接，并经由配线17向定子12供给马达驱动电流。此外，通过将以往的位于室内风扇马达8的电路基板13从室内风扇马达6内部拆除，使室内风扇马达6整体的外形小型化。

以下，基于附图说明电器箱7的内部结构。图6是表示电器箱7的内部结构的图。电器箱7被金属或阻燃性高的物质大致密闭，并内置有：电路基板18，其安装有电子器件，该电子器件用于进行从室内机的吹出口3吹出的气流的风速和风向的控制、向室外机(未图示)的供电以及控制与室外机的联合工作等；端子台19，其用于安装连结室外机和室内机1的信号线。

另外，在电器箱7中设置电路基板20，在该电路基板20上安装有半导体模块21，该半导体模块21内置有构成用于控制定子12的电气绕组中流动的电流的反演电路23的电子器件。半导体模块21生成的马达驱动电流从连接器22通过信号线17从电器箱7输出，并被供给到室内风扇马达6的定子12。

电器箱7通过电缆与电源插座(未图示)连接，通过从电缆供给的电力工作。由于电器箱7由金属或阻燃性高的材质的部件大致密闭，所以在电器箱7内的电子器件中，即使在例如发生电气短路而起火的情况下，也能够阻止火灾蔓延到电器箱7的外部。

图7示出了室内风扇马达驱动用的反演电路23的结构。反演电路23具有由晶体管等的半导体形成的开关元件S1～S6和分别与开关元件S1～S6反并联连接的二极管D1～D6，通过使开关元件S1～S6相互进行导通断开动作，由母线端子PN间的直流电压生成向信号线17流动的马达驱动电流，从而驱动室内风扇马达6。这里，开关元件S1～S6及二极管D1～D6由宽禁带半导体形成。此外，在图7中，由于生成开关元件S1～S6的门信号的控制部等的电路是公知技术，所以没有图示。另外，室内风扇马达驱动用反演电路23的控制方法可以是带有传感器的控制，也可以是不带传感器的控制。

作为宽禁带半导体，有SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)、金刚石等。宽禁带半导体元件与Si半导体元件相比，由于元件中的损失小，所以从元件发出的发热量小。另外，由于与Si半导体元件相比熔点高，为200℃以上，所以能够进行高温动作。另外，由于热传导率也好，所以没有散热用的翅片也能够动作。

电器箱7处于大致密闭的状态，因此，空气的流动被制限，热的对流也不能充分进行，所以，Si半导体元件这样的不能高温工作的元件不能够作为反演电路用的元件使用，但如果采用宽禁带半导体元件，由于能够进行高温工作，所以能够收容在电器箱7内。

即使宽禁带半导元件没有散热翅片，也能够进行高温下的工作，所以，即使将安装有宽禁带半导元件的电路基板20收容在电器箱7内，也不需要另外安装散热翅片。因此，即使设置电路基板20，也能够抑制电器箱7的容积的增加，并且能够将成为起火源的电路基板集中地配置在电器箱7内部。如上所述，由于电器箱7由金属或阻燃性高的物质大致密闭，所以不追加成本就能够有效果地实现火灾安全措施。此外，为阻止火从使用了连接器22的部分蔓延，连接器22优选使用阻燃等级高的材料，或者，使连接器22尽可能地小等，成为大致密闭的状态。

另外，在所述说明中，构成反演电路的开关元件及二极管元件全部由宽禁带半导体形成，但不限于此，也可以是开关元件或二极管元件中的至少1个以上的元件由宽禁带半导体形成。另外，对于不设置散热用的翅片的结构进行了说明，但也可以辅助地使用小型的散热翅片。

另外，电路基板20与室内机的电路基板18独立地设置，使用了宽禁带半导体的反演电路能够小型化，因此，在室内机的电路基板18上有空闲空间的情况下，也可以将半导体模块21安装在电路基板18上，所述半导体模块21内置了构成室内风扇马达用的反演电路23的电子器件。另外，反演电路23也可以不进行半导体模块化，也可以成为使开关元件和二极管等单一功能的元件并列的状态。

如以上说明的那样，在实施方式1中，能够从室内风扇马达6拆除电路基板，因此能够降低覆盖室内风扇马达6的铸型14的材料的阻燃性的等级，实现削减成本的效果。另外，由于能够实现室内风扇马达6的薄型化，所以能够使横流风扇5、热交换器4的宽度伸长，实现空气调节机的空调性能的提高。

另外，由于在室内风扇马达6内部没有安装反演电路，所以能够使室内风扇马达的电蚀难以发生。另外，由于能够使马达驱动的电压源远离室内风扇马达6的配置场所，所以能够提高对电蚀的承受性能。因此，能够不使用120度通电方式，而使用正弦波驱动方式。其结果，使马达旋转的波形能够成为正弦波，马达的旋转变得平顺。因此，噪音、振动等减少，并且能够提高马达效率。

另外，通过在室内风扇马达驱动用反演电路中使用宽禁带半导体，从而不将室内风扇马达驱动用反演电路内置于风扇马达，而是配置在室内机的电器箱内，所以，能够将起火源集中于一处，有效地实现火灾安全措施。

实施方式2

在实施方式1中，在将安装了室内风扇马达驱动用反演电路的电路基板收容在电器箱中时，以使安装有包含反演电路在内的半导体模块的基板面成为电器箱的框体的相反侧的方式进行配置，而在实施方式2中，以包含反演电路在内的模块的表面与电器箱的框体直接接触的方式配置电路基板。

以下，基于图8进行说明。图8是表示本实施方式的电器箱7的内部结构的图。与图6相同或相应的结构部分标注相同的附图标记。与实施方式1中的电器箱同样地，在电器箱7内部设置有电路基板18、端子台19、电路基板20。在电路基板20上安装有半导体模块21，该半导体模块21收容有用于控制室内风扇马达的反演电路。在本实施方式中，电路基板20以半导体元件模块21的表面与电器箱7的框体直接接触的方式配置。

电器箱7为提高密闭性而通过由金属或阻燃性高的材质制造的框体大致包围。因此，来自半导体模块21的热量直接通过框体散热，所以能够高效地实现半导体模块21的散热。另外，通过这样，不需要在电器箱7内部另外确保用于散热路径的空间，所以能够有效地利用电器箱7内的配置空间。

附图标记的说明

1室内机的箱体，2吸入口，3吹出口，4热交换器，5横流风扇，6室内风扇马达，7电器箱，8以往的室内风扇马达，9轴，10马达的转子，11轴承，12定子，13电路基板，14铸型，15连接器，16配线，17配线，18电路基板，19端子台，20电路基板，21半导体模块，22连接器，23反演电路

Claims

1.一种空气调节机的室内机，其特征在于，具有具备吸入口和吹出口的箱体，

在该箱体内具有热交换器、将从所述吸入口吸入的室内空气经由所述热交换器向所述吹出口送风的室内风扇、驱动所述室内风扇的室内风扇马达、和对控制所述室内风扇马达的电路基板进行收容的电器箱，

所述室内风扇马达具有马达的转子和具有电气绕组的定子，

所述电器箱被阻燃性部件大致密闭，在该电器箱内部收容有电路基板，该电路基板安装有控制所述定子中流动的电流的反演电路，

对于所述反演电路，构成所述反演电路的开关元件和二极管元件中的至少1个以上的元件由宽禁带半导体形成，作为半导体模块安装在所述电路基板上，并且，在所述半导体模块上并未安装散热用翅片。

2.如权利要求1所述的空气调节机的室内机，其特征在于，以构成所述反演电路的零件的表面或所述半导体模块的表面与所述电器箱的框体直接接触的方式配置所述电路基板。

3.如权利要求1所述的空气调节机的室内机，其特征在于，构成所述反演电路的开关元件和二极管元件全部由宽禁带半导体形成。

4.如权利要求1所述的空气调节机的室内机，其特征在于，所述室内风扇马达的至少定子由铸型覆盖。

5.如权利要求1所述的空气调节机的室内机，其特征在于，使所述室内风扇马达的反演电路以正弦波驱动。

6.如权利要求1或2所述的空气调节机的室内机，其特征在于，所述宽禁带半导体是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。