JP2006280089A - モータ用コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 スイッチング素子で発生した熱を確実に放熱すると共に簡易に設計、製作することができるモータ用コントローラを得る。
【解決手段】 基板２０と、この基板２０上に設けられたスイッチング素子２１Ａ及びその他の大型素子２１Ｂよりなる回路素子２１と、この回路素子２１に対向する状態で回路素子２１に発生する熱を吸収、発散させるヒートシンク（凸状部２２）とを備えたモータ用コントローラ１である。スイッチング素子２１Ａと凸状部２２との間に弾性を有する放熱シート２４を介装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動ポンプのモータ等を制御するモータ用コントローラに関する。

電動ポンプの動力源であるモータの回転速度を制御するためにモータ用コントローラが用いられている。このモータ用コントローラは、ケース体の内部に固定された基板上にモータの電流制御を行う各種の回路素子を備えており、この回路素子のうち特にスイッチング素子（例えばＦＥＴ）には電流による熱が発生する。この熱を逃がさなければスイッチング素子が壊されモータの制御ができなくなる。その対策として、基板を収納するケース体を熱伝導性が良好な材料で構成し、スイッチング素子を当該ケース体に接触させてケース体をスイッチング素子のヒートシンクとすることにより、熱を逃がしているものが知られている（例えば特許文献１参照）。
実開平６−８０４９３号公報

しかしながら、上記特許文献１のモータ用コントローラでは、スイッチング素子とケース体との寸法管理が正確に出来ていない場合、これらを組み付けた際にスイッチング素子が強く押さえつけられることや、逆にスイッチング素子がケース体に密着しないことがある。そのため、設計及び製作における手間を要する。また、スイッチング素子がケース体に密着していない場合には、スイッチング素子で発生した熱を速やかに逃がすことができないためスイッチング素子の破損を防止することができない。
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、スイッチング素子で発生した熱を確実に放熱すると共に、簡易に設計、製作することができるモータ用コントローラを得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、基板と、この基板上に設けられたスイッチング素子及びその他の大型素子よりなる回路素子と、この回路素子に対向する状態で前記回路素子に発生する熱を吸収、発散させるヒートシンク部材とを備えたモータ用コントローラであって、前記スイッチング素子と前記ヒートシンクとの間に弾性を有する放熱部材が介装されていることを特徴とする。
上記本発明のモータ用コントローラによれば、スイッチング素子とヒートシンクとの間に弾性を有する放熱部材が介装されているので、この放熱部材が弾性変形しつつスイッチング素子とヒートシンクとの隙間を埋めるような役割を果たし、スイッチング素子とヒートシンクとの寸法管理がし易くなる。これにより、モータ用コントローラの設計及び製作が容易となる。また、放熱部材はスイッチング素子で発生した熱を速やかにヒートシンクに伝導することができるため、当該熱をヒートシンクで確実に放熱することができる。

上記本発明における放熱部材として、例えば熱伝導性粉末を配合したアクリル系エラストマーが挙げられる。この素材を採用すれば、熱を迅速に伝導させることができ、その上ハロゲンガスの発生もないため腐食等の問題も起こらない。

また、上記本発明において、前記ヒートシンクは、前記大型素子の形状に沿うように構成された凹部を有し、前記大型素子がこの凹部内に配置されていることが好ましい。
この場合、より大きなヒートシンクの体積（重量）を確保することができることから、当該ヒートシンクの熱容量が大きくなりヒートシンクとしての効果を増大させることができる。従って、回路素子で発生した熱をより迅速に伝導させることができる。さらに、大型素子とヒートシンクとの間の隙間が小さくなりその隙間に接着剤を流し込み易くなるので、大型素子を確実に固定することができる。

さらに、上記の本発明において、上記放熱部材と対向するヒートシンクの表面に突起部が設けられていることが好ましい。この場合、放熱部材がずれ難くなり当該放熱部材の脱落を防止することができる。これにより、モータ用コントローラの信頼性が向上する。

上記の通り本発明によれば、スイッチング素子とヒートシンクとの間に弾性を有する放熱部材を介装したので、スイッチング素子で発生した熱がヒートシンクで確実に放熱され、かつモータ用コントローラを簡易に設計、製作することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係るモータ用コントローラ１が組み込まれた電動ポンプＰの一実施形態を示す断面図である。この電動ポンプＰは、自動車等のトランスミッション内の潤滑油を圧送するためのポンプとして用いられるものであり、電動モータ２と、ポンプユニット３と、電動モータ２に近接して設けられたモータ用コントローラ１（以下、単にコントローラという）と、コントローラ１を収容した状態で電動モータ２の外側に固定されたケース体４とを備えている。このうち電動モータ２は、有底円筒形状を呈する金属製のモータハウジング５と、このモータハウジング５の内部で当該電動モータ２の出力軸として回転可能に設けられてポンプユニット３を駆動するシャフト６と、このシャフト６に一体回転可能に固定されかつ永久磁石７が固着されたモータロータ８と、このモータロータ８に対してわずかな隙間をあけて対向するようにモータハウジング５の内面に固定されたモータステータ９とを備えている。

上記シャフトの一端部６ａは、第１の転がり軸受１０を介してモータハウジング５の開口部を閉塞するように取り付けられたポンプケース１１（後述）に回転可能に支持されており、シャフトの他端部６ｂは、モータハウジング５の底部に形成された支持部１２に第２の転がり軸受１３を介して回転可能に支持されている。ポンプユニット３は、ギヤポンプ１４と、このギヤポンプ１４を収容するハウジング１５とから構成されており、このうちハウジング１５は、上記モータハウジング５に直接取り付けられたポンプケース１１と、このポンプケース１１に固定された蓋部１６とからなっている。また、シャフトの一端部６ａに取り付けられた第１の転がり軸受１０の外側にはシール部材１７が設けられており、ポンプ側から転がり軸受側への油の漏れを無くしている。

コントローラ１は、ケース体４の内部に取り付けられた基板２０と、この基板２０上に設けられた回路素子２１と、この回路素子２１に対向する状態で当該回路素子２１に発生する熱を吸収、発散させるヒートシンク（ケース体４）とを備えている。上記回路素子２１として、ＦＥＴ２１Ａ（スイッチング素子）及びその他の回路素子としてコンデンサ等の大型素子２１Ｂを備えている。本実施形態のケース体４は、熱伝導性の高いアルミニウムからなるものでありＦＥＴ２１Ａのヒートシンクとしての機能を備えている。ケース体４の一部に、基板２０へ向かって盛り上がる凸状部２２が構成されており、この凸状部２２の内面が、ＦＥＴ２１Ａに対向し、かつ当該ＦＥＴ２１Ａで発生する熱を吸収、発散させることができるように当該ＦＥＴ２１Ａを覆っている。

また、所要寸法を有する放熱シート２４（放熱部材）が、ＦＥＴ２１Ａと凸状部２２との間にその隙間を埋めるような状態で介装されており、ＦＥＴ２１Ａと放熱シート２４、放熱シート２４と凸状部２２がそれぞれ互いに密着した状態となっている。なお、組み付ける際には、放熱シート２４を予め接着剤で凸状部２２に接着し、この放熱シート２４にＦＥＴ２１Ａを接触させている。放熱シート２４は、弾性を有しかつ熱源からくる熱を放熱、発散させる機能を有している。従って、放熱シート２４は、ＦＥＴ２１Ａで発生した熱を凸状部２２に迅速に伝導させることができるため、当該熱は放熱シート２４を伝わり凸状部２２が含まれるケース体４全体で吸収され発散される。

これにより、ＦＥＴ２１Ａで発生した熱は、ケース体４で確実に放熱されることから、コントローラ１を熱で壊すおそれがなくなる。また、放熱シート２４は、その弾性により当該放熱シート２４の厚さ方向の弾性変形の範囲内で寸法誤差を吸収することができる。つまり、放熱シート２４の厚さをｔ、最大弾性変形量Δｔ、ＦＥＴ２１Ａと凸状部２２との隙間Ｇとすると、ｔ−Δｔ≦Ｇ≦ｔという関係式が満たされている。従って、放熱シート２４は、弾性変形しつつＦＥＴ２１Ａと凸状部２２との隙間を埋める役割を果たすため、ＦＥＴ２１Ａと凸状部２２との隙間Ｇは上記関係式の範囲内にあればよく、厳密に一定値とする必要がないので設計がし易い。

コントローラ１を組み付ける際においても、ＦＥＴ２１Ａが凸状部２２に強く押さえつけられることや、ＦＥＴ２１Ａと凸状部２２とが密着しないということがないので製作も容易となる。これにより、加工コストを低減することができる。このような放熱シート２４しては、例えば熱伝導粉末を配合したアクリル系エラストマーが挙げられる。具体的には、熱伝導率が１．６Ｗ／ｍ・Ｋの電気化学工業（株）製：ＩＢ−３ＱＴが好適である。この素材を採用すれば、ＦＥＴ２１Ａで発生した熱を迅速に凸状部２２（ヒートシンク）へ伝えることができ、その上ハロゲンガスの発生もないため腐食等の問題も起こらない。なお、放熱シート２４は上記素材に限定するものではなく充分な放熱性を有するものであればその他の素材を使用することもできる。

図２は、本発明に係る第２実施形態を示している。本実施形態が上記実施形態と異なる点は、ケース体４が大型素子２１Ｂに沿うように構成されている点である。なお、上記実施形態と共通する部分は同符号を付してその説明を省略する。ケース体４の内側には大型素子２１Ｂの形状に沿う凹部４ａが形成されており、図示のように大型素子２１Ｂは、凹部４ａとの間に若干の隙間が形成されるような状態で当該凹部４ａ内に配置されている。

この場合、より大きなケース体４の体積（重量）を確保することができることから、ケース体４の熱容量が大きくなりヒートシンクとしての効果を増大させることができる。従って、回路素子２１で発生した熱をより迅速に伝導させることができる。さらに、大型素子２１Ｂと凹部４ａとの間の隙間が小さくその隙間に接着剤３０を流し込み易くなっているので、大型素子２１Ｂを確実に固定することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、例えば図３に示すように上記放熱シート２４と対向する凸状部２２（ヒートシンク）の表面に、放熱シート２４の厚みよりも小さい高さを有する複数の突起部３５を設けてもよい。放熱シート２４は、接着剤による接着力とＦＥＴ２１Ａからの押圧力だけで凸状部２２に密着しているが、コントローラに振動が発生し続けた際には当該放熱シート２４が脱落するおそれがある。しかし、上記突起部３５を設けることにより、放熱シート２４のずれを確実に抑えられることから当該放熱シート２４が脱落しない。これにより、コントローラの信頼性を向上することができる。なお、突起部３５は、凸状部２２と一体成形されており、かつ放熱シート２４へ食い込むことができる程度の高さが確保されておれば高さの精度は要求されていない。従って、突起部３５を設けることによる、製造コストへの影響は非常に少ない。

上記各実施形態では、ＦＥＴ２１Ａと凸状部２２との間に放熱シート２４を介装しているが、他の実施形態として、基板と凸状部との間に放熱シートを介装し、基板の上記実施形態とは反対側でかつ当該凸状部、放熱シートと対応する位置にＦＥＴを設けてもよい。また、ＦＥＴや大型素子の数、配置を変更してもよく、コントローラで制御する機器を変更してもよい。

本発明に係るモータ用コントローラが組み込まれた電動ポンプの第１実施形態を示す断面図である。 本発明に係るモータ用コントローラが組み込まれた電動ポンプの第２実施形態を示す断面図である。 ＦＥＴ近傍の要部断面図である。

符号の説明

１ モータ用コントローラ
２ 電動モータ
３ ポンプユニット
４ ケース体
２０ 基板
２１Ａ ＦＥＴ
２１Ｂ 大型素子
２２ 凸状部
２４ 放熱シート
３５ 突起部
Ｐ ポンプ

Claims (4)

1. 基板と、この基板上に設けられたスイッチング素子及びその他の大型素子よりなる回路素子と、この回路素子に対向する状態で前記回路素子に発生する熱を吸収、発散させるヒートシンクとを備えたモータ用コントローラであって、
   前記スイッチング素子と前記ヒートシンクとの間に弾性を有する放熱部材が介装されていることを特徴とするモータ用コントローラ。
2. 前記放熱部材が、熱伝導性粉末を配合したアクリル系エラストマーからなる請求項１に記載のモータ用コントローラ。
3. 前記ヒートシンクは、前記大型素子の形状に沿うように構成された凹部を有し、前記大型素子が、この凹部内に配置されている請求項１又は２に記載のモータ用コントローラ。
4. 前記放熱部材と対向する前記ヒートシンクの表面に突起部が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のモータ用コントローラ。

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