JP2006060889A - Circuit board and electric blower - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform temperature rise in a radiator on a circuit board in which multiple power devices are brought into contact with the radiator and cooled, and thereby enhance the reliability of the circuit board. <P>SOLUTION: The circuit board 1 has an upper arm-side power device 7 and a lower arm-side power device 7 with respect to each phase, and is mounted with a three-phase inverter circuit 3 by which these power devices 7 are driven by 120 degree energization. The power devices 7 are arranged on a line in contact with the radiator 8 so that the power devices 7 in the same phases adjoin to each other. The order of arrangement of the upper arm-side power device 7c and the lower arm-side power device 7d in the phase positioned in the center of the three phases is made opposite to the order of arrangement of the upper arm-side power devices 7a and 7e and the lower arm-side power devices 7b and 7f in the other two phases. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、三相インバータ回路を有する回路基板、及びこの回路基板を用いた電動送風機に関する。   The present invention relates to a circuit board having a three-phase inverter circuit and an electric blower using the circuit board.

電気掃除機や電動工具などパワーデバイスを用いた三相インバータ回路を有する回路基板、及びこの回路基板を用いたブラシレスDCモータを搭載した電気機器において特に留意すべき点の一つは、インバータ回路を構成する複数のパワーデバイスの発熱対策である。   One of the points to be particularly noted in a circuit board having a three-phase inverter circuit using a power device such as a vacuum cleaner or a power tool, and an electric device equipped with a brushless DC motor using the circuit board is that the inverter circuit is This is a measure against heat generation of a plurality of power devices.

発熱対策の一つとして、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却する構成をとった技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。このように、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却することにより、発熱対策をしながら機器の小型化が図れるとともに、放熱体の製造上の有利さが得られる。   As one countermeasure against heat generation, a technique is disclosed in which a plurality of power devices are cooled by being brought into thermal contact with a radiator (see, for example, Patent Document 1). In this way, by cooling a plurality of power devices in thermal contact with the heat radiating body, it is possible to reduce the size of the device while taking measures against heat generation, and to obtain advantages in manufacturing the heat radiating body.

ここで、例えば充電式電気掃除機に使われる三相ブラシレスDCモータでは、回路基板に実装されたパワーデバイスに10A以上の電流が流れる。充電式電気掃除機は特に小型化が望まれるうえ、このように大きな電流が流れることから、小型化と回路の信頼性の両立が重要である。そのため、特許文献1のような技術によって、放熱体をできるだけ小さくしつつ、放熱効果を確保する必要がある。   Here, for example, in a three-phase brushless DC motor used in a rechargeable vacuum cleaner, a current of 10 A or more flows through a power device mounted on a circuit board. The rechargeable vacuum cleaner is particularly desired to be downsized, and such a large current flows. Therefore, it is important to achieve both downsizing and circuit reliability. Therefore, it is necessary to ensure the heat dissipation effect while minimizing the heat dissipation body by a technique such as Patent Document 1.

特開平11−318695公報JP 11-318695 A

しかしながら、複数のパワーデバイスが放熱体に熱的に接触されていると、発熱したパワーデバイス同士による熱の相互干渉が起きてしまう。このとき、最も熱を受けるパワーデバイスが他のパワーデバイスよりも先に故障する可能性が高まる。あるパワーデバイスが故障した際、他のパワーデバイスは未だ使用可能であるにも関わらず、回路基板を交換しなければならない、という問題が発生する。   However, when a plurality of power devices are in thermal contact with the heat dissipator, mutual heat interference between the generated power devices occurs. At this time, the possibility that the power device that receives the most heat breaks down before other power devices increases. When one power device fails, the problem arises that the circuit board must be replaced even though the other power device is still usable.

特許文献1に開示された技術は、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させた時、この放熱体における、複数のパワーデバイスからの熱伝導による相互干渉箇所に孔などを設け、熱の干渉を弱めるように構成している。しかしながら、この場合には、孔などを設けることにより放熱面積が小さくなることがあるため、そもそもパワーデバイスの発熱に対する冷却効果が小さくなってしまい、問題である。   In the technique disclosed in Patent Document 1, when a plurality of power devices are brought into thermal contact with a heat radiating body, a hole or the like is provided in a mutual interference portion due to heat conduction from the plurality of power devices in the heat radiating body. It is configured to weaken the interference. However, in this case, since the heat radiation area may be reduced by providing a hole or the like, the cooling effect on the heat generated by the power device is reduced in the first place, which is a problem.

本発明の目的は、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却する回路基板において、放熱体の温度上昇を均一化させ回路基板の信頼性を高めることである。   An object of the present invention is to make the temperature rise of a heat radiator uniform and improve the reliability of the circuit board in a circuit board that cools a plurality of power devices in thermal contact with the heat radiator.

本発明は、放熱体上に取り付けられ上アームを構成する複数個のパワーデバイスと下アームを構成する複数個のパワーデバイスとを有し、これらのパワーデバイスが120度通電方式で駆動される三相インバータ回路を搭載した回路基板において、前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように配置し、三相のうちの中央に位置する相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順が、他の二相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順に対して逆であるようにした。   The present invention includes a plurality of power devices that are mounted on a radiator and constitute an upper arm, and a plurality of power devices that constitute a lower arm, and these power devices are driven by a 120-degree energization method. In the circuit board on which the phase inverter circuit is mounted, among the power devices, the upper arm power device constituting the same phase and the lower arm power device are arranged so as to be adjacent to each other as a pair, The power device on the upper arm side and the power device on the lower arm side in the phase located in the center of the three phases are arranged in the order of the power device on the upper arm side and the lower arm side in the other two phases. It was made to be reverse with respect to the order of arrangement with the power device.

本発明によれば、複数のパワーデバイスが熱的に接触する放熱体の温度上昇を均一化させ、回路基板の信頼性を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature rise of the heat radiator which a several power device contacts thermally can be equalize | homogenized, and the reliability of a circuit board can be improved.

本発明の第1の実施の形態を図1ないし図5に基づいて説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本実施の形態の回路基板1を示す外観斜視図である。回路基板1は、概ね駆動回路2と三相インバータ回路3とに二分される。駆動回路2は、制御IC4などから構成される制御部5と、ゲート抵抗6などの電子部品からなる回路部分により構成されている。三相インバータ回路3は、パワーデバイスである6個のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor )7(7a,7b,7c,7d,7e,7f)を有している。これらのMOSFET7は、オン抵抗損失が略等しい6個の同一種類のNチャネルMOSFET7で、放熱体8に接触して並べられている。三相インバータ回路3を構成する6個のMOSFET7は、回路基板1の長手方向の一方の側縁部に分布して配置され放熱体8に接触している。また、電力供給部10が回路基板1の短手方向の二方の側縁部に略対向して配置されている。一方の電力供給部10には、電源である直流電源100のプラス側100a(図4参照)が接続され、他方の電力供給部10には、直流電源100のマイナス側100bが接続される。電力供給部10には、例えばタブ端子10a(図2参照)が取り付けられており、直流電源100と回路基板1とを接続できる。   FIG. 1 is an external perspective view showing a circuit board 1 of the present embodiment. The circuit board 1 is roughly divided into a drive circuit 2 and a three-phase inverter circuit 3. The drive circuit 2 includes a control unit 5 including a control IC 4 and a circuit portion including electronic components such as a gate resistor 6. The three-phase inverter circuit 3 has six MOSFETs (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f) which are power devices. These MOSFETs 7 are six identical types of N-channel MOSFETs 7 having substantially the same on-resistance loss, and are arranged in contact with the radiator 8. The six MOSFETs 7 constituting the three-phase inverter circuit 3 are arranged distributed on one side edge in the longitudinal direction of the circuit board 1 and are in contact with the heat radiator 8. In addition, the power supply unit 10 is disposed substantially opposite to the two side edges in the short direction of the circuit board 1. One power supply unit 10 is connected to a plus side 100a (see FIG. 4) of a DC power source 100 as a power source, and the other power supply unit 10 is connected to a minus side 100b of the DC power source 100. For example, a tab terminal 10 a (see FIG. 2) is attached to the power supply unit 10, and the DC power supply 100 and the circuit board 1 can be connected.

放熱体8は、押出し成形やダイキャスト成形されたアルミニウムなどの金属によって形成されている。この放熱体8は、回路基板1に対して略直角を成して配置されている。   The radiator 8 is made of a metal such as aluminum formed by extrusion molding or die casting. The heat radiating body 8 is arranged at a substantially right angle to the circuit board 1.

図2は別例の回路基板1を示す外観斜視図である。この別例は、MOSFET7の配置方向を図1に対して変更した例を示す。この例では、MOSFET7と放熱体8とが回路基板1に対して略水平に設けられている。この場合も図1と同様に、MOSFET7は、回路基板1の長手方向の一方の側縁部に分布して配置され放熱体8に接触している。   FIG. 2 is an external perspective view showing another example of the circuit board 1. This another example shows an example in which the arrangement direction of the MOSFET 7 is changed with respect to FIG. In this example, the MOSFET 7 and the heat radiating body 8 are provided substantially horizontally with respect to the circuit board 1. Also in this case, as in FIG. 1, the MOSFETs 7 are distributed and arranged on one side edge in the longitudinal direction of the circuit board 1, and are in contact with the radiator 8.

図3(a)はリード挿入型MOSFET20の端子配置を示す正面図、図3(b)は面実装型MOSFET21の端子配置を示す正面図である。いずれのMOSFET20,21においても、図3の正面図において左側より、制御端子であるゲート端子30、一方の被制御端子であるドレイン端子31、他方の被制御端子であるソース端子32が設けられている。   FIG. 3A is a front view showing the terminal arrangement of the lead insertion type MOSFET 20, and FIG. 3B is a front view showing the terminal arrangement of the surface mount MOSFET 21. In each MOSFET 20, 21, a gate terminal 30 as a control terminal, a drain terminal 31 as one controlled terminal, and a source terminal 32 as the other controlled terminal are provided from the left side in the front view of FIG. Yes.

図4は駆動回路2と三相インバータ回路3との概略回路構成を示す回路図である。駆動回路2は、ロータ磁石信号処理回路(図示しない)からの信号(例えばホールICの出力信号)が制御部5にある制御IC4に入力されると、三相インバータ回路3に対して制御信号を出力する構成である。この制御信号は、MOSFET7の各ゲート端子30に向かって出力しゲート信号となる。ここでは、MOSFET7をスイッチングするために10V程度の電圧をゲート端子30に加える。このとき、MOSFET7のスイッチング特性から決められた最適な大きさのゲート抵抗6を介してゲート端子30にゲート信号を加える。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic circuit configuration of the drive circuit 2 and the three-phase inverter circuit 3. When a signal (for example, an output signal of the Hall IC) from the rotor magnet signal processing circuit (not shown) is input to the control IC 4 in the control unit 5, the drive circuit 2 sends a control signal to the three-phase inverter circuit 3. It is the structure which outputs. This control signal is output toward each gate terminal 30 of the MOSFET 7 and becomes a gate signal. Here, a voltage of about 10 V is applied to the gate terminal 30 in order to switch the MOSFET 7. At this time, a gate signal is applied to the gate terminal 30 through the gate resistor 6 having an optimum size determined from the switching characteristics of the MOSFET 7.

三相インバータ回路3の各相は、(MOSFET7a,7b)、(MOSFET7c,7d)、(MOSFET7e,7f)により構成されている。ここで、MOSFET7a,7c,7eが三相インバータ回路3の上アーム40側を構成し、MOSFET7b,7d,7fが下アーム41側を構成する。このような、各相における上アーム40側のMOSFET7と下アーム41側のMOSFET7との対(ペア)を一単位とする。すなわち7aと7b、7cと7d、7eと7fをそれぞれ一単位とする。上アーム40側のMOSFET7のドレイン端子31は、直流電源100のプラス側100aに接続されている。また、上アーム40側のMOSFET7のソース端子32は、下アーム41側のMOSFET7のドレイン端子31に接続されている。また、これらの上アーム40側のMOSFET7のソース端子32と下アーム41側のMOSFET7のドレイン端子31とは、三相負荷101に接続される。下アーム41側のMOSFET7のソース端子32は、電流検出抵抗42を介して直流電源100のマイナス側100bに接続される。これらのMOSFET7は、駆動回路2から出力されるゲート信号に基づいて駆動され、交流電流を三相負荷101に供給する。   Each phase of the three-phase inverter circuit 3 includes (MOSFETs 7a, 7b), (MOSFETs 7c, 7d), and (MOSFETs 7e, 7f). Here, the MOSFETs 7a, 7c, and 7e constitute the upper arm 40 side of the three-phase inverter circuit 3, and the MOSFETs 7b, 7d, and 7f constitute the lower arm 41 side. Such a pair of the MOSFET 7 on the upper arm 40 side and the MOSFET 7 on the lower arm 41 side in each phase is defined as one unit. That is, 7a and 7b, 7c and 7d, and 7e and 7f are set as one unit. The drain terminal 31 of the MOSFET 7 on the upper arm 40 side is connected to the plus side 100 a of the DC power supply 100. The source terminal 32 of the MOSFET 7 on the upper arm 40 side is connected to the drain terminal 31 of the MOSFET 7 on the lower arm 41 side. The source terminal 32 of the MOSFET 7 on the upper arm 40 side and the drain terminal 31 of the MOSFET 7 on the lower arm 41 side are connected to the three-phase load 101. The source terminal 32 of the MOSFET 7 on the lower arm 41 side is connected to the negative side 100 b of the DC power supply 100 via the current detection resistor 42. These MOSFETs 7 are driven based on the gate signal output from the drive circuit 2 and supply an alternating current to the three-phase load 101.

図4に示した三相三単位全てのMOSFET7が図1や図2に示すように放熱体8に接触して並べられる。このとき、各単位を構成するMOSFET7同士が隣り合うように配置される。さらに、三相三単位のうち中央に配置される一単位のMOSFET7の配置が他の二単位のMOSFET7の配置とは逆配置にされている。すなわち、図1及び図2に示すように、6個のMOSFET7を(上アーム40側のMOSFET7a、下アーム41側のMOSFET7b)、(下アーム41側のMOSFET7d、上アーム40側のMOSFET7c)、(上アーム40側のMOSFET7e、下アーム41側のMOSFET7f)、という順に並べる。   All of the three-phase three-unit MOSFETs 7 shown in FIG. 4 are arranged in contact with the radiator 8 as shown in FIGS. 1 and 2. At this time, the MOSFETs 7 constituting each unit are arranged so as to be adjacent to each other. Furthermore, the arrangement of one unit of MOSFET 7 arranged in the center among the three-phase three units is opposite to the arrangement of the other two units of MOSFET 7. That is, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, six MOSFETs 7 (upper arm 40 side MOSFET 7a, lower arm 41 side MOSFET 7b), (lower arm 41 side MOSFET 7d, upper arm 40 side MOSFET 7c), ( The upper arm 40 side MOSFET 7e and the lower arm 41 side MOSFET 7f) are arranged in this order.

図5は120度通電方式でのMOSFET7のゲート端子30に出力する制御信号(ゲート信号)のタイムチャートである。ここで、三相をU、V、W相とする。ある相の上アーム40側のMOSFET7と、下アーム41側のMOSFET7との駆動において、その間には必ず非通電区間ができる。例として、U相上アーム40側のMOSFET7aとU相下アーム41側のMOSFET7bとに着目する。区間(1)と区間(2)とではMOSFET7aのみ、区間(4)と区間(5)とではMOSFET7bのみが通電区間である。そして、これらにはさまれた区間(3)と(6)は、非通電区間となる。また、同一の区間内では、全MOSFET7のうちのいずれか二個のMOSFET7に通電している。   FIG. 5 is a time chart of a control signal (gate signal) output to the gate terminal 30 of the MOSFET 7 in the 120-degree energization method. Here, the three phases are U, V, and W phases. In the driving of the MOSFET 7 on the upper arm 40 side and the MOSFET 7 on the lower arm 41 side in a certain phase, there is always a non-energization section between them. As an example, attention is focused on the MOSFET 7a on the U-phase upper arm 40 side and the MOSFET 7b on the U-phase lower arm 41 side. In the section (1) and the section (2), only the MOSFET 7a is used, and in the section (4) and the section (5), only the MOSFET 7b is used as the energizing section. The sections (3) and (6) sandwiched between these are non-energized sections. Further, any two MOSFETs 7 among all the MOSFETs 7 are energized within the same section.

このような120度通電方式のタイムチャートを用いて三相インバータ回路3の動作を説明する。ここで、上述した三相三単位のうち、他の二単位とは逆配置にされる中央の一単位はV相である。   The operation of the three-phase inverter circuit 3 will be described using such a 120-degree energization time chart. Here, among the three-phase three-units described above, one unit at the center arranged opposite to the other two units is the V-phase.

図5の区間(1)で、駆動回路2は、MOSFET7aとMOSFET7dのゲート端子30に対してゲート信号を出力する。これにより、直流電源100のプラス側100aからMOSFET7a、三相インバータ回路3の外部にある三相負荷101を経由してMOSFET7d、電流検出抵抗42、直流電源100のマイナス側100bという電流経路ができる。このとき、図1に示すように、通電しているMOSFET7aとMOSFET7dの間には、通電していないMOSFET7bが挟まれている。   In section (1) of FIG. 5, the drive circuit 2 outputs a gate signal to the gate terminals 30 of the MOSFETs 7a and 7d. As a result, a current path is formed from the positive side 100 a of the DC power supply 100 to the MOSFET 7 a, the current detection resistor 42, and the negative side 100 b of the DC power supply 100 via the MOSFET 7 a and the three-phase load 101 outside the three-phase inverter circuit 3. At this time, as shown in FIG. 1, the MOSFET 7b which is not energized is sandwiched between the MOSFET 7a and the MOSFET 7d which are energized.

同様に、区間(2)では、駆動回路2がMOSFET7aとMOSFET7fに対してゲート信号を出力する。このとき図1においてMOSFET7の配列の両サイドにあるMOSFET7a,7fが動作する。そしてこの2つのMOSFET7の間には非通電状態にあるMOSFET7b、7d、7c、7eが挟まれている。更に区間(3)ではMOSFET7cとMOSFET7f、区間(4)ではMOSFET7cとMOSFET7b、区間(5)ではMOSFET7eとMOSFET7b、区間(6)ではMOSFET7eとMOSFET7d、にそれぞれ通電している。区間(6)が終了すると再びMOSFET7aとMOSFET7dに通電する。いずれの区間においても、通電している二つのMOSFET7の間には、通電していないMOSFET7が一つ以上存在している。   Similarly, in the section (2), the drive circuit 2 outputs a gate signal to the MOSFETs 7a and 7f. At this time, the MOSFETs 7a and 7f on both sides of the MOSFET 7 array in FIG. 1 operate. Between these two MOSFETs 7, MOSFETs 7b, 7d, 7c and 7e which are in a non-energized state are sandwiched. Further, in section (3), MOSFET 7c and MOSFET 7f are energized, in section (4) MOSFET 7c and MOSFET 7b, in section (5) MOSFET 7e and MOSFET 7b, and in section (6) MOSFET 7e and MOSFET 7d are energized. When the section (6) ends, the MOSFET 7a and the MOSFET 7d are energized again. In any section, one or more MOSFETs 7 that are not energized exist between the two MOSFETs 7 that are energized.

ここで、例えばY接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスDCモータが三相負荷101として用いられた場合、上述した動作により巻線(三相負荷101)に回転磁界が生じ、モータを回転させる。以上は図1を用いて説明したが、図2は回路基板1の別例であり、図1と同様である。   Here, for example, when a three-phase brushless DC motor using a Y-connected or Δ-connected winding is used as the three-phase load 101, a rotating magnetic field is generated in the winding (three-phase load 101) by the above-described operation. Rotate the motor. Although the above has been described with reference to FIG. 1, FIG. 2 is another example of the circuit board 1 and is the same as FIG. 1.

このように、中央に配置する一単位を他の二単位とは逆配置とし、120度通電方式により三相インバータ回路3を駆動するとき、隣接して配置されるMOSFET7が同時に通電することは無い。そして、同時に通電している二つのMOSFET7の間には必ず一つ以上の通電しないMOSFET7が存在している。このため、放熱体8の局所的な発熱を避けられるため、放熱体8の温度上昇を均一にする。これにより回路基板1の信頼性を高めることができる。   Thus, when one unit arranged in the center is arranged opposite to the other two units and the three-phase inverter circuit 3 is driven by the 120-degree energization method, the adjacent MOSFETs 7 are not energized at the same time. . One or more non-energized MOSFETs 7 always exist between the two MOSFETs 7 energized at the same time. For this reason, since the local heat_generation | fever of the heat radiator 8 can be avoided, the temperature rise of the heat radiator 8 is made uniform. Thereby, the reliability of the circuit board 1 can be improved.

上アーム40を構成するMOSFET7と、下アーム41を構成するMOSFET7とを同一種類(本実施の形態ではオン抵抗損失の等しいNチャネルMOSFET7)としている。これによりインバータ回路3動作時の発熱を均一にする効果がある。   The MOSFET 7 constituting the upper arm 40 and the MOSFET 7 constituting the lower arm 41 are of the same type (in this embodiment, the N-channel MOSFET 7 having the same on-resistance loss). This has the effect of making the heat generation during the operation of the inverter circuit 3 uniform.

また、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却しているため、あるMOSFET7の動作時、隣接しているMOSFET7は動作しない。このため、ある瞬間での隣接するMOSFET7からの発熱の影響を小さくできる。そして、例えばY接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスDCモータが三相負荷101として用いられた場合、図5の区間(1)から(6)を周期的に繰り返すことからMOSFET7通電による放熱体8の発熱バランスを取ることができる。   In addition, since the plurality of power devices are cooled by being brought into thermal contact with the heat radiator, adjacent MOSFETs 7 do not operate during the operation of a certain MOSFET 7. For this reason, the influence of heat generation from the adjacent MOSFET 7 at a certain moment can be reduced. For example, when a three-phase brushless DC motor using a Y-connected or Δ-connected winding is used as the three-phase load 101, the sections (1) to (6) in FIG. It is possible to balance the heat generation of the radiator 8 by energization.

なお、ここでは、放熱体8として放熱フィン8aが形成された単一の放熱板を用いているが、別な構成をとることも可能である。例えば、回路基板1は通常、電子機器の内部に入っているので、電子機器のフレームを放熱体8として利用できる。また、ここでは押出し成形やダイキャスト成形された放熱体8を用いているが、別な構成でも可能である。すなわち、放熱体8が多数あり、これを熱的に接続した場合には、押出し成形やダイキャスト成形された放熱体8と同様である。   Here, a single heat radiating plate in which the heat radiating fins 8a are formed is used as the heat radiating body 8, but it is also possible to adopt another configuration. For example, since the circuit board 1 is usually inside the electronic device, the frame of the electronic device can be used as the radiator 8. Moreover, although the heat-radiating body 8 formed by extrusion molding or die-casting is used here, other configurations are possible. That is, when there are a large number of radiators 8 and they are thermally connected, they are the same as the radiators 8 formed by extrusion molding or die casting.

また、図1及び図2で示したMOSFET7は、リード挿入型MOSFET20であるが、これに限るものではなく、MOSFET7としては、図3(b)に示す面実装型MOSFET21の採用も可能である。なお、面実装型MOSFET21を採用した場合には、面実装型MOSFET21の放熱部**が回路基板1に接触して実装されるので、回路基板1自体が放熱体8として機能する。よって、この場合は、回路基板1に対して独立した放熱体8は不要である。また、回路基板1を放熱体8として用いた場合、回路基板1の特定の領域が集中して発熱することを妨げることになるため、回路基板1の変形を抑制でき、信頼性が高まる。更に、面実装型MOSFET21においては、発熱を均一化することで、従来はガラス素材を含んだ回路基板1が必要だったのに対し、ガラス素材を含まない回路基板1を用いることができる。   The MOSFET 7 shown in FIGS. 1 and 2 is a lead insertion type MOSFET 20, but the present invention is not limited to this, and the surface mount type MOSFET 21 shown in FIG. In the case where the surface mount type MOSFET 21 is employed, the heat radiating portion ** of the surface mount type MOSFET 21 is mounted in contact with the circuit board 1, so that the circuit board 1 itself functions as the heat radiator 8. Therefore, in this case, the heat radiator 8 independent of the circuit board 1 is not necessary. Further, when the circuit board 1 is used as the heat radiating body 8, since a specific region of the circuit board 1 is prevented from being concentrated and heat is generated, deformation of the circuit board 1 can be suppressed and reliability is improved. Further, in the surface-mount MOSFET 21, by making the heat generation uniform, the circuit board 1 containing a glass material is conventionally required, whereas the circuit board 1 containing no glass material can be used.

また、ここではパワーデバイスとしてMOSFETを用いているが、これに限るものではない。正面からみて左側に制御端子がある三端子のパワーデバイス、例えばバイポーラトランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子も同様に使用することができる。   Further, although a MOSFET is used here as a power device, the present invention is not limited to this. A three-terminal power device having a control terminal on the left side when viewed from the front, for example, a switching element such as a bipolar transistor or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can also be used.

ここで、逆配置にしない相のMOSFET7の取り付け構造について詳しく説明する。 図6は、リード挿入型MOSFET20の各端子の折り曲げ(リードフォーミング)形状を示す。(a)は縦置き配置用のリード挿入型MOSFET20を示し、(b)は横置き配置用のリード挿入型MOSFET20を示している。図7は、回路基板401における一単位のMOSFET7に対するはんだ面配線パターンを示す斜視図である。(a)は縦置き配置用のリード挿入型MOSFET20を用いた場合、(b)は横置き配置用のリード挿入型MOSFET20を用いた場合をそれぞれ示す。   Here, the mounting structure of the MOSFET 7 of the phase not reversely arranged will be described in detail. FIG. 6 shows a bent (lead forming) shape of each terminal of the lead insertion type MOSFET 20. (A) shows the lead insertion type MOSFET 20 for vertical placement, and (b) shows the lead insertion type MOSFET 20 for horizontal placement. FIG. 7 is a perspective view showing a solder surface wiring pattern for one unit of MOSFET 7 on the circuit board 401. (A) shows the case of using the lead insertion type MOSFET 20 for vertical placement, and (b) shows the case of using the lead insertion type MOSFET 20 for horizontal placement.

図6(a)、および(b)に示すように、リード挿入型MOSFET20は、被制御端子である。そして、図7に示すように、回路基板401の上面401a(この場合はんだ面)側から見て左手に上アーム40側のMOSFET7を、右側に下アーム41側のMOSFET7を、それぞれ配置する。このように配置することで、下アーム41側を構成するMOSFET7のゲート端子30が最も左側になる。このとき上アーム40側MOSFET7のドレイン端子31と、直流電源100のプラス側100aが、電源ライン59を介して接続する。また、下アーム41側MOSFET7のドレイン端子は、接続ライン60を介して上アーム40側MOSFET7のソース端子32、および、三相負荷101、に接続する。このとき、上面401aでは、電源ライン59、すなわち直流電源100のプラス側100aと、電流検出抵抗42を介したマイナス側100bと、に接続するラインと、接続ライン60とが互いに交差することなく配置する。また、ゲート抵抗6(図7では図示せず)は、回路基板401の裏面(部品面)に実装される。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the lead insertion type MOSFET 20 is a controlled terminal. As shown in FIG. 7, the MOSFET 7 on the upper arm 40 side is arranged on the left hand side and the MOSFET 7 on the lower arm 41 side is arranged on the right side when viewed from the upper surface 401 a (in this case, the solder surface) side of the circuit board 401. By arranging in this way, the gate terminal 30 of the MOSFET 7 constituting the lower arm 41 side is on the leftmost side. At this time, the drain terminal 31 of the upper arm 40 side MOSFET 7 and the positive side 100 a of the DC power supply 100 are connected via the power supply line 59. The drain terminal of the lower arm 41 side MOSFET 7 is connected to the source terminal 32 of the upper arm 40 side MOSFET 7 and the three-phase load 101 via the connection line 60. At this time, on the upper surface 401a, the line connected to the power line 59, that is, the positive side 100a of the DC power source 100 and the negative side 100b via the current detection resistor 42, and the connection line 60 are arranged without intersecting each other. To do. The gate resistor 6 (not shown in FIG. 7) is mounted on the back surface (component surface) of the circuit board 401.

図8は面実装型MOSFET21を用いたときの一単位の配置を示す平面図である。この場合も、リード挿入型MOSFET20を使ったときと同様、電源接続部である電源ライン59と、接続ライン60とが互いに交差することなく配置されている。   FIG. 8 is a plan view showing an arrangement of one unit when the surface mount type MOSFET 21 is used. Also in this case, as in the case where the lead insertion type MOSFET 20 is used, the power supply line 59 which is a power supply connection portion and the connection line 60 are arranged without crossing each other.

以上説明したように、各単位において、電源ライン59と、接続ライン60とが交差せずに当該回路基板401,411上に配置されるため、回路パターンを簡単にできる。   As described above, in each unit, the power supply line 59 and the connection line 60 are arranged on the circuit boards 401 and 411 without intersecting, so that the circuit pattern can be simplified.

また、電源ライン59と接続ライン60とが交差していないので、一単位中の2つのMOSFET7を隣り合わせで配置することが容易に実現できる。また、一単位毎にMOSFET7を対(ペア)で分布して配置しやすいので、放熱体8の熱分布が均一となる。   Further, since the power supply line 59 and the connection line 60 do not intersect with each other, it is easy to arrange the two MOSFETs 7 in one unit next to each other. In addition, since the MOSFETs 7 are easily distributed and arranged in pairs for each unit, the heat distribution of the radiator 8 is uniform.

また、電源ライン59と接続ライン60とを交差させていないので、大きな電流が流れる可能性のある三相インバータ回路3を回路基板401,411の一方の面で全て実装することができる。これにより、回路基板401,411として、両面実装基板を用いる時には、駆動回路2と三相インバータ回路3とを回路基板401,411の両面に分けて実装でき、回路の信頼性と部品の実装効率が高まる。また、回路基板401,411として、片面実装基板を用いた場合には、コスト削減を図ることができる。   Further, since the power supply line 59 and the connection line 60 are not crossed, the three-phase inverter circuit 3 in which a large current may flow can be mounted on one surface of the circuit boards 401 and 411. Thus, when a double-sided mounting board is used as the circuit boards 401 and 411, the drive circuit 2 and the three-phase inverter circuit 3 can be separately mounted on both sides of the circuit boards 401 and 411, and the circuit reliability and the component mounting efficiency can be achieved. Will increase. Moreover, when a single-sided mounting board is used as the circuit boards 401 and 411, cost reduction can be achieved.

次に、本発明の第2の実施の形態を図9に基づいて説明する。前述した実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略するとともに、前述した実施の形態で用いた図面も適宜参照する(以降の実施の形態でも同様)。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and the drawings used in the above-described embodiment are also referred to as appropriate (the same applies to the following embodiments).

図9は本実施の形態の回路基板201を示す平面図である。回路基板201は、円盤状に形成されている。放熱体202は、円リング状に形成されており、回路基板201の外側に回路基板201に対して水平に配置されている。   FIG. 9 is a plan view showing the circuit board 201 of the present embodiment. The circuit board 201 is formed in a disk shape. The heat dissipating body 202 is formed in a circular ring shape, and is disposed horizontally with respect to the circuit board 201 outside the circuit board 201.

MOSFET7は、リード挿入型MOSFET20であり、回路基板201の側縁部に環状に配置され、回路基板201に水平に取り付けられている。MOSFET7は、放熱体202に対してネジ9で固定されているとともに、回路基板201の実装面において各端子が接続されている。このとき、各単位を構成するMOSFET7同士が隣り合うように配置されている。また、各単位ごとに120度毎の等間隔で配置される。そして、三相三単位のうちのいずれかの一単位において、MOSFET7の配置が他の二単位のMOSFET7の配置とは逆配置にされている。本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、(U相上アーム40側のMOSFET7a、U相下アーム41側のMOSFET7b)、(V相下アーム41側のMOSFET7d、V相上アーム40側のMOSFET7c)、(W相上アーム40側のMOSFET7e、W相下アーム41側のMOSFET7f)、の順に配置している。すなわち、V相MOSFET7を逆配置にしている。   The MOSFET 7 is a lead insertion type MOSFET 20, which is annularly disposed on the side edge of the circuit board 201 and is horizontally attached to the circuit board 201. The MOSFET 7 is fixed to the heat radiating body 202 with screws 9, and each terminal is connected on the mounting surface of the circuit board 201. At this time, the MOSFETs 7 constituting each unit are arranged so as to be adjacent to each other. Moreover, it arrange | positions at equal intervals for every 120 degree | times for every unit. In any one of the three-phase three-units, the MOSFET 7 is arranged opposite to the other two-unit MOSFET 7. In the present embodiment, as in the first embodiment, (MOSFET 7a on the U-phase upper arm 40 side, MOSFET 7b on the U-phase lower arm 41 side), (MOSFET 7d on the V-phase lower arm 41 side, V-phase upper arm) 40 side MOSFET 7c), (W-phase upper arm 40 side MOSFET 7e, W phase lower arm 41 side MOSFET 7f) in this order. That is, the V-phase MOSFET 7 is reversely arranged.

このときの三相インバータ回路3の動作について図5に基づいて説明する。第1の実施の形態と同様に、図5の区間(1)では、MOSFET7aとMOSFET7dに通電する。区間(2)では、MOSFET7aとMOSFET7fに通電する。区間(3)では、MOSFET7cとMOSFET7f、区間(4)ではMOSFET7cとMOSFET7b、区間(5)ではMOSFET7eとMOSFET7b、区間(6)ではMOSFET7eとMOSFET7d、にそれぞれ通電する。区間(6)が終了すると再びMOSFET7aとMOSFET7dに通電する。いずれの区間においても通電している二つのMOSFET7の間には、通電していないMOSFET7が1つ以上存在している。よって、第1の実施の形態と同様に、放熱体202の温度上昇が均一になり、これにより、回路基板201の信頼性が高まる。   The operation of the three-phase inverter circuit 3 at this time will be described with reference to FIG. Similarly to the first embodiment, in the section (1) in FIG. 5, the MOSFET 7a and the MOSFET 7d are energized. In the section (2), the MOSFET 7a and the MOSFET 7f are energized. In section (3), MOSFET 7c and MOSFET 7f are energized, in section (4) MOSFET 7c and MOSFET 7b, in section (5) MOSFET 7e and MOSFET 7b, and in section (6) MOSFET 7e and MOSFET 7d are energized. When the section (6) ends, the MOSFET 7a and the MOSFET 7d are energized again. One or more MOSFETs 7 that are not energized exist between the two MOSFETs 7 that are energized in any section. Therefore, similarly to the first embodiment, the temperature rise of the heat dissipating body 202 becomes uniform, thereby increasing the reliability of the circuit board 201.

また、本実施の形態では、円形の回路基板201と円リング状の放熱体202を用い、この構造を利用して、回路基板201及び放熱体202の円の中心から等間隔の位置に相単位ごとにMOSFET7が配置されている。これにより、放熱体202の端部による影響を無くすことができる。このため放熱体202から見た場合、全てのMOSFET7の発熱を同条件で考えることが可能である。このことは放熱設計を容易にし、MOSFET7の温度の影響によるばらつきを低減させるものであり、機器の高信頼性につながるものである。   Further, in this embodiment, a circular circuit board 201 and a circular ring-shaped heat radiator 202 are used, and by using this structure, phase units are arranged at equal intervals from the centers of the circles of the circuit board 201 and the heat radiator 202. MOSFET7 is arrange | positioned for every. Thereby, the influence by the edge part of the thermal radiation body 202 can be eliminated. For this reason, when viewed from the heat dissipating body 202, the heat generation of all MOSFETs 7 can be considered under the same conditions. This facilitates the heat radiation design, reduces variations due to the temperature effect of the MOSFET 7, and leads to high reliability of the device.

例えばY接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスDCモータが三相負荷101として用いられた場合、上述した動作により巻線(三相負荷101)に回転磁界が生じ、モータを回転させる。   For example, when a three-phase brushless DC motor using a Y-connected or Δ-connected winding is used as the three-phase load 101, a rotating magnetic field is generated in the winding (three-phase load 101) by the above-described operation, and the motor is rotated. Let

本実施の形態は、MOSFET7として面実装型MOSFET21を用いても同様に実施することができる(図示しない)。この場合、第1の実施の形態と同様、放熱体202は回路基板201が兼ねる。   The present embodiment can be similarly implemented even if a surface mount type MOSFET 21 is used as the MOSFET 7 (not shown). In this case, as in the first embodiment, the heat dissipating body 202 also serves as the circuit board 201.

また、リード挿入型MOSFET20を回路基板201に対して立てて配置することもできる(図示しない)。この場合、放熱体202は回路基板201を取り囲む円筒状の部材とすればよい。   In addition, the lead insertion type MOSFET 20 can be arranged upright with respect to the circuit board 201 (not shown). In this case, the radiator 202 may be a cylindrical member that surrounds the circuit board 201.

次に、本発明の第3の実施の形態を図10に基づいて説明する。本実施の形態は、MOSFET7の配置が第2の実施の形態に対して異なる。第2の実施の形態では三単位のMOSFET7を一単位づつ等間隔に配置したが、本実施の形態では、円盤状の回路基板301を仮想的に四等分割したうちの三箇所にMOSFET7を一単位づつ配置している。また、MOSFET7は、リード挿入型MOSFET20であり、回路基板301の側縁部に一単位ごとに環状に配置している。ここで、三相三単位のうちのいずれかの一単位においてMOSFET7の配置が他の二単位のMOSFET7の配置とは逆配置にされている。ここでは、V相MOSFET7を逆配置にしている。即ち、(U相上アーム40側のMOSFET7a、U相下アーム41側のMOSFET7b)、(V相下アーム41側のMOSFET7d、V相上アーム40側のMOSFET7c)、(W相上アーム40側のMOSFET7e、W相下アーム41側のMOSFET7f)の順に配置している。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the arrangement of the MOSFET 7 is different from that of the second embodiment. In the second embodiment, three units of MOSFETs 7 are arranged at equal intervals one by one. However, in this embodiment, the MOSFETs 7 are arranged at three locations in a virtual quadrant division of the disc-shaped circuit board 301. Units are arranged. Further, the MOSFET 7 is a lead insertion type MOSFET 20 and is arranged in a ring shape on a side edge portion of the circuit board 301 for each unit. Here, in any one of the three-phase three-units, the arrangement of the MOSFETs 7 is opposite to the arrangement of the other two-unit MOSFETs 7. Here, the V-phase MOSFET 7 is reversely arranged. That is, (MOSFET 7a on the U-phase upper arm 40 side, MOSFET 7b on the U-phase lower arm 41 side), (MOSFET 7d on the V-phase lower arm 41 side, MOSFET 7c on the V-phase upper arm 40 side), (W-phase upper arm 40 side MOSFET 7c) The MOSFET 7e and the MOSFET 7f) on the W-phase lower arm 41 side are arranged in this order.

このような構成により、第2の実施の形態と同様、回路基板301及び放熱体202の円の中心から略等間隔に相単位でMOSFET7が配置される。そして、MOSFET7を120度通電で駆動したとき、放熱体202の端部による影響を第1の実施の形態に比べて少なくすることができ、機器の高信頼性につながる。   With such a configuration, the MOSFETs 7 are arranged in phase units at substantially equal intervals from the centers of the circles of the circuit board 301 and the heat dissipating body 202, as in the second embodiment. And when MOSFET7 is driven by 120 degree | times electricity supply, the influence by the edge part of the thermal radiation body 202 can be decreased compared with 1st Embodiment, and it leads to the high reliability of an apparatus.

例えばY接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスDCモータが三相負荷101として用いられた場合、上述した動作により巻線(三相負荷101)に回転磁界が生じ、モータを回転させる。   For example, when a three-phase brushless DC motor using a Y-connected or Δ-connected winding is used as the three-phase load 101, a rotating magnetic field is generated in the winding (three-phase load 101) by the above-described operation, and the motor is rotated. Let

次に、本発明の第4の実施の形態を図11ないし図17に基づいて説明する。 図11は本実施の形態の電動送風機501の構成を一部切欠いて示す側面図である。電動送風機501は、概略的には、三相ブラシレスDCモータ82と、この三相ブラシレスDCモータ82の回転軸であるロータ軸83に取り付けられた遠心ファン84と、これらを収納している構造体であるケース85とから構成されている。ケース85は、三相ブラシレスDCモータ82を収納する小径のモータケース86と遠心ファン84を収納する大径のファンカバー87と、モータケース86とファンカバー87とを連結する円リング形状の連結部88とから構成されている。連結部88の下面は平面状に形成されている。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a side view showing a part of the configuration of the electric blower 501 of the present embodiment. The electric blower 501 schematically includes a three-phase brushless DC motor 82, a centrifugal fan 84 attached to a rotor shaft 83 that is a rotating shaft of the three-phase brushless DC motor 82, and a structure that houses these. And a case 85. The case 85 includes a small-diameter motor case 86 that houses the three-phase brushless DC motor 82, a large-diameter fan cover 87 that houses the centrifugal fan 84, and a circular ring-shaped connecting portion that connects the motor case 86 and the fan cover 87. 88. The lower surface of the connecting portion 88 is formed in a planar shape.

三相ブラシレスDCモータ82は、モータケース86に固定されたステータ89と、このステータ89の内側に配置されたロータ90とにより構成されている。ロータ90には、永久磁石が用いられている。そして、ロータ90の中心のロータ軸83が、ケース85の上下に設けられたベアリング部91により回転自在に軸支されている。モータケース86の後部の側部には、排気口としての吹出口92が形成されている。また、モータケース86の軸方向の後面側は後板部93により有底状に閉塞されるとともに、この後板部93の中央部が後方に向けて円筒状に突出し、ここに、一方のベアリング部91が設けられている。   The three-phase brushless DC motor 82 includes a stator 89 fixed to a motor case 86 and a rotor 90 disposed inside the stator 89. A permanent magnet is used for the rotor 90. A rotor shaft 83 at the center of the rotor 90 is rotatably supported by bearing portions 91 provided on the upper and lower sides of the case 85. A blower outlet 92 as an exhaust outlet is formed on the side portion of the rear portion of the motor case 86. Further, the rear surface side of the motor case 86 in the axial direction is closed by the rear plate portion 93 in a bottomed shape, and the central portion of the rear plate portion 93 protrudes in a cylindrical shape toward the rear, where one bearing is provided. A portion 91 is provided.

三相ブラシレスDCモータ82ではロータ90の磁石位置検出手段を必要とする。このような位置検出手段としては、電気角120°間隔で設置した3つの磁気センサを用いる。磁気センサとしては、ホールセンサやホールIC等がある。また、その他の永久磁石の位置検出方法として、特に図示しないが光学式パルスエンコーダを使用する方法や、モータ巻線に誘起される電圧を電圧位相検出手段によって検出する方法などが使用可能である。   The three-phase brushless DC motor 82 requires magnet position detection means for the rotor 90. As such position detection means, three magnetic sensors installed at an electrical angle interval of 120 ° are used. Examples of the magnetic sensor include a hall sensor and a hall IC. As other permanent magnet position detection methods, a method using an optical pulse encoder, a method of detecting a voltage induced in the motor winding by a voltage phase detection means, although not particularly shown, can be used.

遠心ファン84の下側には、整流板94が固定されている。そして、これらを覆ってファンカバー87が取付けられる。このファンカバー87は、前面の中央部に吸引開口部95を有するとともに、後面は後部開口部(図示せず)となっており、全体では略円筒状に形成されている。   A rectifying plate 94 is fixed to the lower side of the centrifugal fan 84. A fan cover 87 is attached so as to cover them. The fan cover 87 has a suction opening 95 at the center of the front surface, and the rear surface has a rear opening (not shown), and is formed in a substantially cylindrical shape as a whole.

このような構成において、ロータ軸83が回転すると、その回転と一体に遠心ファン84が回転する。この回転によって吸引空気が、ファンカバー87の前面側に形成された吸引開口部95から遠心ファン84を通り、整流板94により一様に整流されて、三相ブラシレスDCモータ82へと導かれる。このように、吸引開口部95から三相ブラシレスDCモータ82へ到る風路96が形成される。   In such a configuration, when the rotor shaft 83 rotates, the centrifugal fan 84 rotates together with the rotation. By this rotation, the suction air passes through the centrifugal fan 84 from the suction opening 95 formed on the front side of the fan cover 87, is uniformly rectified by the rectifying plate 94, and is guided to the three-phase brushless DC motor 82. In this way, an air passage 96 extending from the suction opening 95 to the three-phase brushless DC motor 82 is formed.

そして、本実施の形態では、図12に示すように、三相ブラシレスDCモータ82を駆動制御する回路基板601が、ケース85の内側であって三相ブラシレスDCモータ82と遠心ファン84との間に配置されている。回路基板601は、基本的には、第3の実施の形態で説明した回路基板301と同様であるが、回路基板601の形状が異なる。回路基板601は、連結部88の内周に沿う円盤状に形成され、円盤状の外周部に一対の延出部602が形成されている。一方の延出部602には、回路基板601へ電力供給するための直流電源100のプラス側100aがタブ端子10aを介して接続され、他方の延出部602には、直流電源100のマイナス側100bがタブ端子10aを介して接続されている。そして、回路基板601の中心部には、ロータ軸83が貫通する貫通孔603が形成されている。そして回路基板601における貫通孔603の周囲には、整流板94からの空気を通過させるための複数の基板風路口604が形成されている。ここで、基板風路口604の大きさや位置は電動送風機501の設計のなかで決定されるものである。   In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the circuit board 601 that drives and controls the three-phase brushless DC motor 82 is located inside the case 85 and between the three-phase brushless DC motor 82 and the centrifugal fan 84. Is arranged. The circuit board 601 is basically the same as the circuit board 301 described in the third embodiment, but the shape of the circuit board 601 is different. The circuit board 601 is formed in a disc shape along the inner periphery of the connecting portion 88, and a pair of extending portions 602 are formed on the outer periphery of the disc shape. One extension portion 602 is connected to the plus side 100a of the DC power source 100 for supplying power to the circuit board 601 via the tab terminal 10a, and the other extension portion 602 is connected to the minus side of the DC power source 100. 100b is connected via the tab terminal 10a. A through hole 603 through which the rotor shaft 83 passes is formed at the center of the circuit board 601. A plurality of board air passage openings 604 for allowing air from the rectifying plate 94 to pass therethrough are formed around the through holes 603 in the circuit board 601. Here, the size and position of the board air passage port 604 are determined in the design of the electric blower 501.

回路基板601に搭載されるMOSFET7は、第3の実施の形態と同様にリード挿入型MOSFET20であり、それらの配置は、回路基板301と同じである。つまり、U相、W相の間に配置されるV相のMOSFET7の配置が、U相及びW相のMOSFET7の配置に対して逆となっている。本実施の形態では、六個のMOSFET7は、連結部88の外側の面(下面)に配置され、ネジ9により連結部88に固定されている。ここで、連結部88が放熱体8として機能する。   The MOSFET 7 mounted on the circuit board 601 is the lead insertion type MOSFET 20 as in the third embodiment, and their arrangement is the same as the circuit board 301. That is, the arrangement of the V-phase MOSFET 7 arranged between the U-phase and the W-phase is opposite to the arrangement of the U-phase and W-phase MOSFET 7. In the present embodiment, the six MOSFETs 7 are arranged on the outer surface (lower surface) of the connecting portion 88 and are fixed to the connecting portion 88 with screws 9. Here, the connecting portion 88 functions as the radiator 8.

本実施の形態では、三相インバータ回路3を回路基板601の基板側縁部601aに設け、駆動回路2はそれよりも内側に設けられている。三相インバータ回路3に対する電力供給は、直流電源100のプラス側100aに接続されたリード線605と、電流検出抵抗42を介して直流電源100のマイナス側100bに接続されたリード線605とを経由して行われる。   In the present embodiment, the three-phase inverter circuit 3 is provided on the board side edge 601a of the circuit board 601, and the drive circuit 2 is provided on the inner side. The power supply to the three-phase inverter circuit 3 is via a lead wire 605 connected to the positive side 100a of the DC power source 100 and a lead wire 605 connected to the negative side 100b of the DC power source 100 via the current detection resistor 42. Done.

図13はU相及びW相のMOSFET7の配置を示す平面図、図14はV相のMOSFET7の配置を示す平面図、図15は電源ライン59に用いているハトメラグを示す斜視図である。   13 is a plan view showing the arrangement of the U-phase and W-phase MOSFETs 7, FIG. 14 is a plan view showing the arrangement of the V-phase MOSFET 7, and FIG. 15 is a perspective view showing an eyelet lug used for the power supply line 59.

回路基板601において大きな電流が流れる端子には、回路基板601の配線パターンよりも厚く、各単位ごとに電気的に絶縁された複数の接続端子70が用いられている。ここで、回路基板601の配線パターンの厚さは35μm〜70μm程度であり、接続端子70の厚さは例えば0.5mmである。大きな電流が流れる端子は、上アーム40側のドレイン端子31、下アーム41側のソース端子32、上アーム40側のソース端子32及び下アーム41側のドレイン端子31である。   A plurality of connection terminals 70 which are thicker than the wiring pattern of the circuit board 601 and electrically insulated for each unit are used as terminals through which a large current flows in the circuit board 601. Here, the thickness of the wiring pattern of the circuit board 601 is about 35 μm to 70 μm, and the thickness of the connection terminal 70 is, for example, 0.5 mm. The terminals through which a large current flows are the drain terminal 31 on the upper arm 40 side, the source terminal 32 on the lower arm 41 side, the source terminal 32 on the upper arm 40 side, and the drain terminal 31 on the lower arm 41 side.

電源ライン59に接続するドレイン端子31又はソース端子32において、接続端子70として、例えば図15に示すハトメラグを用いることができる。ハトメラグは、配線パターンよりも厚く、かつ、かしめにより回路基板601に固定する。また、上アーム40側と下アーム41側のMOSFET7を接続するとともに三相ブラシレスDCモータ82に接続する接続端子70も、同様に配線パターンよりも厚く、かつ、かしめにより回路基板601に固定する。そして、この接続端子70は、巻線と回路基板601の位置関係、及び接続のし易さから回路基板601より突出した巻線接続部1000が設けられる。   In the drain terminal 31 or the source terminal 32 connected to the power supply line 59, for example, an eyelet lag shown in FIG. 15 can be used as the connection terminal 70. The eyelet lug is thicker than the wiring pattern and is fixed to the circuit board 601 by caulking. Further, the connection terminal 70 connected to the MOSFET 7 on the upper arm 40 side and the lower arm 41 side and connected to the three-phase brushless DC motor 82 is similarly thicker than the wiring pattern and fixed to the circuit board 601 by caulking. The connection terminal 70 is provided with a winding connection part 1000 protruding from the circuit board 601 because of the positional relationship between the winding and the circuit board 601 and the ease of connection.

他の二相と逆配置になるV相においては、上アーム40を構成するMOSFET7の端子のリードフォーミングが他のMOSFET7のものとは異なる。すなわち他の二相では、下アームのゲート端子30が正面左側に位置するようになっているが、V相では逆になるため、異なるリードフォーミングを用いる。また、V相においては、巻線に接続する接続端子70の形状もU相及びW相のものに対して異なる。   In the V phase opposite to the other two phases, the lead forming of the terminal of the MOSFET 7 constituting the upper arm 40 is different from that of the other MOSFET 7. That is, in the other two phases, the gate terminal 30 of the lower arm is positioned on the left side of the front, but in the V phase, it is reversed, so different lead forming is used. In the V phase, the shape of the connection terminal 70 connected to the winding is different from that in the U phase and the W phase.

図16はU相及びW相でのリード線605の接続を示す平面図、図17はV相でのリード線605の接続を示す平面図である。図16及び図17に示すように、リード線605は、回路基板601にかしめにより固定されるハトメラグに直接差込み接続(ろう付け)する。   16 is a plan view showing the connection of the lead wire 605 in the U phase and the W phase, and FIG. 17 is a plan view showing the connection of the lead wire 605 in the V phase. As shown in FIGS. 16 and 17, the lead wire 605 is directly inserted and connected (brazed) to the eyelet lug fixed to the circuit board 601 by caulking.

直流電源100のプラス側100aとマイナス側100bに接続される直流電源100は、ニッケルカドミウム(NiCd)電池、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池などの2次電池を複数本組み合わせた組電池、又は、商用交流電源を整流平滑したものである。この直流電圧が回路基板601に供給される。   The direct current power source 100 connected to the positive side 100a and the negative side 100b of the direct current power source 100 is an assembled battery in which a plurality of secondary batteries such as a nickel cadmium (NiCd) battery, a nickel hydrogen battery, or a lithium ion battery are combined, or A commercial AC power supply is rectified and smoothed. This DC voltage is supplied to the circuit board 601.

次に、MOSFET7に120度通電したときのインバータ回路3の動作について説明する。図5の区間(1)で、U相上アーム40側のMOSFET7a及びV相下アーム41側のMOSFET7dが動作する。これにより、直流電源100のプラス側100aからMOSFET7a、三相インバータ回路3の外部にあるモータ巻線(図示しない)を経由してMOSFET7d、電流検出抵抗42、直流電源100のマイナス側100bという電流経路ができる。このとき、図12に示したMOSFET7のうち、U相上アーム40側のMOSFET7aとV相下アーム41側のMOSFET7dとが動作する。同様に、区間(2)では、MOSFET7aとMOSFET7fが動作する。更に区間(3)ではMOSFET7cとMOSFET7f、区間(4)では、MOSFET7cとMOSFET7b、区間(5)では、MOSFET7eとMOSFET7b、(6)の区間では、MOSFET7eとMOSFET7d、がそれぞれ動作する。区間(6)が終了すると再びMOSFET7aとMOSFET7dが動作する。インバータ回路3の動作により、三相ブラシレスDCモータ82の巻線(三相負荷101)に回転磁界が生じ、ロータ軸83が回転する。そしてロータ軸83の回転により遠心ファン84が回転し、吸引開口部95から空気が吸引される。吸引された空気は一様に整流され、三相ブラシレスDCモータ82に導かれる。   Next, the operation of the inverter circuit 3 when the MOSFET 7 is energized 120 degrees will be described. In the section (1) of FIG. 5, the MOSFET 7a on the U-phase upper arm 40 side and the MOSFET 7d on the V-phase lower arm 41 side operate. Thus, the current path from the positive side 100a of the DC power source 100 to the MOSFET 7a, the motor winding (not shown) outside the three-phase inverter circuit 3 and the MOSFET 7d, the current detection resistor 42, and the negative side 100b of the DC power source 100. Can do. At this time, in the MOSFET 7 shown in FIG. 12, the MOSFET 7a on the U-phase upper arm 40 side and the MOSFET 7d on the V-phase lower arm 41 side operate. Similarly, the MOSFET 7a and the MOSFET 7f operate in the section (2). Further, MOSFET 7c and MOSFET 7f operate in section (3), MOSFET 7c and MOSFET 7b operate in section (4), MOSFET 7e and MOSFET 7b operate in section (5), and MOSFET 7e and MOSFET 7d operate in section (6), respectively. When the section (6) ends, the MOSFET 7a and the MOSFET 7d operate again. Due to the operation of the inverter circuit 3, a rotating magnetic field is generated in the winding (three-phase load 101) of the three-phase brushless DC motor 82, and the rotor shaft 83 rotates. The centrifugal fan 84 is rotated by the rotation of the rotor shaft 83 and air is sucked from the suction opening 95. The sucked air is uniformly rectified and guided to the three-phase brushless DC motor 82.

このように、上述した実施の形態と同じく、回路基板601上の基板側縁部601aにおいて隣接して配置されるMOSFET7に同時に通電する期間は無く、同時に通電するMOSFET7の間に必ず一つ以上の通電されないMOSFET7が存在している。このような回路基板601を搭載した三相ブラシレスDCモータ82においては、放熱体8である連結部88が局所的に発熱することを避けることができる。これにより、連結部88の温度上昇を均一にできる。   As described above, as in the above-described embodiment, there is no period in which the MOSFETs 7 arranged adjacent to each other on the substrate side edge 601a on the circuit board 601 are energized at the same time. There is a MOSFET 7 that is not energized. In the three-phase brushless DC motor 82 on which such a circuit board 601 is mounted, it is possible to avoid locally generating heat at the connecting portion 88 that is the radiator 8. Thereby, the temperature rise of the connection part 88 can be made uniform.

また、MOSFET7が風路96中に配置されておらずケース85の一部である連結部88に配置されているので、ケース85の内部の空気流を乱すことはない。よって、MOSFET7によって電動送風機501の風路損失を増大させることなく、MOSFET7の発熱をケース85へ逃がすことができる。   In addition, since the MOSFET 7 is not disposed in the air passage 96 but is disposed in the connecting portion 88 which is a part of the case 85, the air flow inside the case 85 is not disturbed. Therefore, the heat generated by the MOSFET 7 can be released to the case 85 without increasing the air path loss of the electric blower 501 by the MOSFET 7.

回路基板601には、基板風路口604が形成されているので、三相ブラシレスDCモータ82動作時、整流板94からの空気は、基板風路口604を通過して三相ブラシレスDCモータ82に到る。このため、回路基板601をケース85の内部に配置することによる風路損失を軽減できる。   Since the circuit board 601 is formed with the board air passage opening 604, when the three-phase brushless DC motor 82 is operated, the air from the rectifying plate 94 passes through the board air passage opening 604 and reaches the three-phase brushless DC motor 82. The For this reason, it is possible to reduce the air path loss caused by arranging the circuit board 601 inside the case 85.

また、回路基板601の外周の少なくとも一部はケース85の内周の形状に沿って形成され、少なくとも一部をケース85の内部に収納している。このため、回路基板601をケース85に収納しやすい構造にできるとともに、連結部88に発熱体であるMOSFET7を全て配置しているので、発熱のバランスと回路基板601の収納のしやすさを達成できる。更に、放熱体8は、三相ブラシレスDCモータ82を構成する構造体であるケース85(詳しくは連結部88)であることにより、部品の有効利用を図ることができる。このことから、発熱対策とともに三相ブラシレスDCモータ82の小型化に寄与できる。   In addition, at least a part of the outer periphery of the circuit board 601 is formed along the shape of the inner periphery of the case 85, and at least a part is accommodated in the case 85. Therefore, the circuit board 601 can be easily housed in the case 85, and the MOSFETs 7 serving as heating elements are all disposed in the connecting portion 88, so that the balance of heat generation and the ease of housing the circuit board 601 are achieved. it can. Furthermore, since the heat radiator 8 is a case 85 (specifically, a connecting portion 88) that is a structure constituting the three-phase brushless DC motor 82, the components can be effectively used. From this, it can contribute to the miniaturization of the three-phase brushless DC motor 82 together with heat generation countermeasures.

そして、回路基板601に形成された配線パターンの厚さよりも厚く形成されて回路基板601に設けられる接続端子70を備えることにより、電流密度の低減を図ることが可能になる。これにより、回路基板601の安全性を高めることができる。   The current density can be reduced by providing the connection terminals 70 that are formed thicker than the wiring pattern formed on the circuit board 601 and are provided on the circuit board 601. Thereby, the safety | security of the circuit board 601 can be improved.

また、電源ライン59の一部をリード線605で構成し、リード線605がハトメラグに直接差込まれていることによって、電源パターンを回路基板601上に配置する必要が無くなる。このことは、電流を増大させることによる電動送風機501の高出力化につながる。   Further, a part of the power supply line 59 is constituted by the lead wire 605, and the lead wire 605 is directly inserted into the eyelet lug, so that it is not necessary to arrange the power supply pattern on the circuit board 601. This leads to high output of the electric blower 501 by increasing the current.

なお、本実施の形態では、回路基板として回路基板601を例に説明したが、これに限るものではなく、回路基板1,201,301,401,411を用いても良い。   In this embodiment, the circuit board 601 is described as an example of the circuit board. However, the present invention is not limited to this, and the circuit boards 1, 201, 301, 401, and 411 may be used.

また、以上の実施の形態では、パワーデバイスとしてMOSFET7を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、一本の制御端子と二本の被制御端子を持つパワーデバイスであれば同様に実施することができる。例えばバイポーラトランジスタやIGBT(Insurated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子も適用対象となる。   In the above embodiment, the MOSFET 7 is used as the power device. However, the present invention is not limited to this, and any power device having one control terminal and two controlled terminals may be used. Can be implemented. For example, switching elements such as bipolar transistors and IGBTs (Insurated Gate Bipolar Transistors) are also applicable.

本発明の第1の実施の形態の回路基板を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing a circuit board according to a first embodiment of the present invention. 別例の回路基板を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the circuit board of another example. リード挿入型MOSFET及び面実装型MOSFETにおける端子配置を示す正面図である。It is a front view showing terminal arrangement in a lead insertion type MOSFET and a surface mount type MOSFET. 駆動回路と三相インバータ回路との概略回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic circuit structure of a drive circuit and a three-phase inverter circuit. 120度通電方式でのMOSFETのゲート端子に出力する信号のタイムチャートである。It is a time chart of the signal output to the gate terminal of MOSFET by a 120 degree | times electricity supply system. リード挿入型MOSFETのリードフォーミングを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lead forming of lead insertion type MOSFET. 回路基板におけるMOSFETに対する面配線パターンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the surface wiring pattern with respect to MOSFET in a circuit board. 面実装型MOSFETを採用したときの一相分のMOSFETの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of MOSFET for one phase when surface mount type MOSFET is employ | adopted. 本発明の第2の実施の形態の回路基板を示す平面図である。It is a top view which shows the circuit board of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の回路基板を示す平面図である。It is a top view which shows the circuit board of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。It is a side view which partially cuts and shows the structure of the electric blower of the 4th Embodiment of this invention. 回路基板を示す平面図である。It is a top view which shows a circuit board. U相及びW相のMOSFETの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of MOSFET of U phase and W phase. V相のMOSFETの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of V-phase MOSFET. ハトメラグを示す斜視図である。It is a perspective view which shows an eyelet lag. U相及びW相でのリード線の接続を示す平面図である。It is a top view which shows the connection of the lead wire in U phase and W phase. V相でのリード線の接続を示す平面図である。It is a top view which shows the connection of the lead wire in V phase.

符号の説明Explanation of symbols

1 回路基板
3 三相インバータ回路
7 MOSFET(パワーデバイス)
8 放熱体
40 上アーム
41 下アーム
59 電源ライン(電源接続部)
60 接続ライン(接続部)
70 接続端子
82 三相ブラシレスDCモータ
85 ケース(構造体)
100 直流電源(電源)
201 回路基板
202 放熱体
301 回路基板
401 回路基板
411 回路基板
501 電動送風機
601 回路基板
605 リード線
1 Circuit board 3 Three-phase inverter circuit 7 MOSFET (power device)
8 Radiator 40 Upper arm 41 Lower arm 59 Power line (power connection)
60 Connection line (connection part)
70 Connection terminal 82 Three-phase brushless DC motor 85 Case (structure)
100 DC power supply
201 circuit board 202 radiator 301 circuit board 401 circuit board 411 circuit board 501 electric blower 601 circuit board 605 lead wire

Claims (6)

放熱体上に取り付けられ上アームを構成する複数個のパワーデバイスと下アームを構成する複数個のパワーデバイスとを有し、これらのパワーデバイスが120度通電方式で駆動される三相インバータ回路を搭載した回路基板において、
前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように配置し、
三相のうちの中央に位置する相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順が、他の二相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順に対して逆である、ことを特徴とする回路基板。
A three-phase inverter circuit that has a plurality of power devices that are mounted on a radiator and constitutes an upper arm and a plurality of power devices that constitute a lower arm, and these power devices are driven by a 120-degree conduction method. In the mounted circuit board,
Among the power devices, the upper arm power device constituting the same phase and the lower arm power device are paired and arranged so as to be adjacent to each other,
The power device on the upper arm side and the power device on the lower arm side in the phase located in the center of the three phases are arranged in the order of the power device on the upper arm side and the lower arm side in the other two phases. The circuit board is reverse to the arrangement order of the power devices.
前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように環状に前記放熱体上に配置されることを特徴とする請求項1記載の回路基板。   Among the power devices, an upper arm power device that constitutes the same phase and a lower arm power device that are paired with each other are arranged on the heat sink in a ring shape so as to be adjacent to each other. The circuit board according to claim 1. 前記対になるパワーデバイスのうち、並び順序が逆になっていない相を構成するパワーデバイスは、対になるパワーデバイスの下アーム側の制御端子が外側に位置するように前記回路基板上に配置されることを特徴とする請求項1又は2記載の回路基板。   Among the power devices to be paired, the power devices constituting the phases whose order is not reversed are arranged on the circuit board so that the control terminals on the lower arm side of the paired power devices are located outside. The circuit board according to claim 1, wherein the circuit board is provided. 三相ブラシレスDCモータと、
この三相ブラシレスDCモータを駆動制御する請求項1ないし3の何れか一記載の回路基板と、
を備えることを特徴とする電動送風機。
A three-phase brushless DC motor;
The circuit board according to any one of claims 1 to 3, which controls the driving of the three-phase brushless DC motor;
An electric blower comprising:
前記ブラシレスDCモータを構成するケースを備え、
前記回路基板の少なくとも一部は、前記ケースの内部に収納され、
前記ケースに収納されている前記回路基板の外周の少なくとも一部は、前記ケースの内周の形状に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項4記載の電動送風機。
A case constituting the brushless DC motor;
At least a part of the circuit board is housed in the case,
The electric blower according to claim 4, wherein at least a part of an outer periphery of the circuit board housed in the case is formed along an inner peripheral shape of the case.
前記パワーデバイスは、リード挿入型であり、
対になる前記パワーデバイスごとに隣り合う間隔は、略等間隔であり、
前記放熱体は、前記ブラシレスDCモータを構成する構造体である、ことを特徴とする請求項4又は5記載の電動送風機。
The power device is a lead insertion type,
The intervals adjacent to each other of the power devices to be paired are substantially equal intervals,
The electric blower according to claim 4 or 5, wherein the heat dissipating body is a structure constituting the brushless DC motor.
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