JP2011055703A - Brushless dc motor and electrical device including the same - Google Patents

Brushless dc motor and electrical device including the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011055703A
JP2011055703A JP2010260983A JP2010260983A JP2011055703A JP 2011055703 A JP2011055703 A JP 2011055703A JP 2010260983 A JP2010260983 A JP 2010260983A JP 2010260983 A JP2010260983 A JP 2010260983A JP 2011055703 A JP2011055703 A JP 2011055703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mosfet
brushless
motor
wiring board
printed wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010260983A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiki Tsubouchi
俊樹 坪内
Kenji Sugiura
賢治 杉浦
Hidetaka Noda
英孝 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2010260983A priority Critical patent/JP2011055703A/en
Publication of JP2011055703A publication Critical patent/JP2011055703A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H03K17/6874Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor in a symmetrical configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0029Circuits or arrangements for limiting the slope of switching signals, e.g. slew rate

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact, light-weight and highly reliable brushless direct-current (DC) motor that is easy to assemble and wire, and an electrical device with the brushless DC motor mounted thereon. <P>SOLUTION: A brush-less DC motor includes a stator assembly having drive-coils for plural phases, a rotor assembly having a permanent magnet, and a built-in printed wired board (PWB) having a driving circuit for driving the drive coils. The driving circuit includes MOSFETs powering the drive coils, gate drivers controlling the MOSFETs, and a pre-driver supplying a PWM signal to the gate drivers. The PWB includes a power module formed by unifying the MOSFETs and the gate drivers with molding resin. The power module includes a setting section which sets electrical strength of the MOSFETs. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動回路を内蔵したブラシレスDCモータおよびそのモータを搭載した電気機器に関する。   The present invention relates to a brushless DC motor with a built-in drive circuit and an electric device equipped with the motor.

ルームエアコン等、各種家電機器の送風ファン用途に供される軸出力20〜50W程度の小型ブラシレスDCモータには、プリント配線板上に各種電子部品を配して構成した駆動装置をモータに内蔵したものが一般的である。(例えば特許文献1参照)。   A small brushless DC motor with a shaft output of about 20 to 50 W, which is used for blower fans of various home appliances such as room air conditioners, has a built-in driving device in which various electronic components are arranged on a printed wiring board. Things are common. (For example, refer to Patent Document 1).

特開平3−270677号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-270677

図13は、従来のブラシレスDCモータの断面図である。ステータモールド組立103は、電磁鋼板を積層したステータコア120に多相の駆動コイル121を巻装し、その全体を不飽和ポリエステル樹脂で一体成型して構成されている。このステータモールド組立103の一端部は金属製のブラケット104で覆われている。このブラケット104の中央部とステータモールド組立103の他端部とに軸受保持部が構成されている。   FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional brushless DC motor. The stator mold assembly 103 is configured by winding a multiphase drive coil 121 around a stator core 120 in which electromagnetic steel plates are laminated, and integrally molding the whole with an unsaturated polyester resin. One end of the stator mold assembly 103 is covered with a metal bracket 104. A bearing holding portion is formed at the center portion of the bracket 104 and the other end portion of the stator mold assembly 103.

一方、ロータ組立119は、電磁鋼板を積層したロータヨーク118の外周に多極の永久磁石117を設け、中央部にシャフト105を圧入等の方法で固定して構成され、軸受114にて回転自在に支承されている。この永久磁石117は、ステータコア120の内周部と所定のギャップを介して対向している。   On the other hand, the rotor assembly 119 is configured by providing a multi-pole permanent magnet 117 on the outer periphery of a rotor yoke 118 on which electromagnetic steel plates are laminated, and fixing the shaft 105 by a method such as press-fitting at the center, and is rotatable by a bearing 114. It is supported. The permanent magnet 117 is opposed to the inner peripheral portion of the stator core 120 via a predetermined gap.

駆動コイル121を駆動するための駆動回路を実装したプリント配線板113が、ステータモールド組立103に固定されている。駆動コイル121の端末は、端子ピン122を介してプリント配線板113に接続される。プリント配線板113には、MOSFETアレー110、プリドライバ112、および図示しない多数の個別部品がはんだ付け実装され、更に永久磁石117の磁極位置を検出するための磁気センサ125が、同様にはんだ付け実装されている。またプリント配線板113は、ブラケット104との間に絶縁板115が配置され、ブラケット104と絶縁されている。   A printed wiring board 113 on which a drive circuit for driving the drive coil 121 is mounted is fixed to the stator mold assembly 103. The terminal of the drive coil 121 is connected to the printed wiring board 113 via the terminal pin 122. A MOSFET array 110, a pre-driver 112, and a large number of individual parts (not shown) are soldered and mounted on the printed wiring board 113, and a magnetic sensor 125 for detecting the magnetic pole position of the permanent magnet 117 is similarly soldered and mounted. Has been. Further, an insulating plate 115 is disposed between the printed wiring board 113 and the bracket 104 so as to be insulated from the bracket 104.

図14は、プリント配線板組立107の平面図である。プリント配線板113に、MOSFETアレー110、プリドライバ112、3個のゲートドライバ111、および多数の個別部品131を搭載する。更に入出力接続のためのリード線組立102を配した構成である。なお、個別部品131は、抵抗器およびコンデンサである。   FIG. 14 is a plan view of the printed wiring board assembly 107. A MOSFET array 110, a pre-driver 112, three gate drivers 111, and a large number of individual components 131 are mounted on the printed wiring board 113. Further, a lead wire assembly 102 for input / output connection is arranged. The individual component 131 is a resistor and a capacitor.

MOSFETアレー110は、6個のMOSFETが一体化された構成であり、駆動コイル121を駆動する。このMOSFETはアバランシェ耐量を有しているので、サージ電圧などこのMOSFETの耐圧を超えるパルス状の過電圧が印加されても容易に破壊することがないという信頼性面での大きな効果がある。   The MOSFET array 110 has a configuration in which six MOSFETs are integrated, and drives the drive coil 121. Since this MOSFET has an avalanche resistance, there is a great reliability effect that it is not easily destroyed even if a pulsed overvoltage exceeding the breakdown voltage of this MOSFET, such as a surge voltage, is applied.

しかし一方では、MOSFETは、その電気的強度を高めて信頼性を向上するためには、ドレイン・ソース間電圧の電圧変化率dV/dt、ドレイン電流の電流変化率di/dt、ターンオン遅延時間td(on)、ターンオフ遅延時間td(off)等を厳密に設定する必要がある。そのために、少なくとも、抵抗、コンデンサ、ダイオードの個別部品が各ゲートに4個から6個必要で、3相モータ駆動のためには4×6から6×6すなわち24個から36個の個別部品が必要になる。補助的な部品も含めると総数の一例では、100個ほどになることもあり、プリント配線板の小型化を困難にしている。   However, on the other hand, in order to increase the electrical strength and improve the reliability of the MOSFET, the voltage change rate dV / dt of the drain-source voltage, the current change rate di / dt of the drain current, and the turn-on delay time td (On), turn-off delay time td (off), etc. must be set strictly. For this purpose, at least 4 to 6 individual components such as resistors, capacitors and diodes are required for each gate, and 4 × 6 to 6 × 6, that is, 24 to 36 individual components are required for driving a three-phase motor. I need it. If auxiliary parts are included, the total number may be about 100, making it difficult to reduce the size of the printed wiring board.

またスイッチング素子としてMOSFETではなくIGBTを使用して、駆動回路をモノリシックIC化したものがある。例えば、特許文献1などに記載されるものもあるが、さらに、小型軽量で取り付けや配線も容易であり、かつ信頼性の高いブラシレスDCモータや、それを搭載した電気機器が提供されることを望まれている。   In addition, there is a device in which a drive circuit is made into a monolithic IC by using an IGBT instead of a MOSFET as a switching element. For example, although there are some which are described in Patent Document 1 and the like, there is further provided a brushless DC motor which is small and light, can be easily mounted and wired, and has high reliability, and an electric device equipped with the same. It is desired.

本発明のブラシレスDCモータは、複数相の駆動コイルを有するステータ組立と永久磁石を有するロータ組立とを含むブラシレスDCモータであって、駆動コイルを駆動する駆動回路を搭載したプリント配線板を内蔵している。   The brushless DC motor of the present invention is a brushless DC motor including a stator assembly having a plurality of phases of drive coils and a rotor assembly having permanent magnets, and includes a printed wiring board on which a drive circuit for driving the drive coils is mounted. ing.

この駆動回路は、駆動コイルに電力を供給するMOSFETと、MOSFETを制御するゲートドライバと、ゲートドライバにPWM信号を供給するプリドライバとを備えている。   This drive circuit includes a MOSFET that supplies power to the drive coil, a gate driver that controls the MOSFET, and a pre-driver that supplies a PWM signal to the gate driver.

プリント配線板は、MOSFETとゲートドライバとをモールド樹脂材料で一体化したパワーモジュールを搭載し、パワーモジュールは、MOSFETの電気的強度を設定するための設定部を含むことを特徴とする。   The printed wiring board includes a power module in which a MOSFET and a gate driver are integrated with a mold resin material, and the power module includes a setting unit for setting the electrical strength of the MOSFET.

以上の構成により本発明によれば、小型軽量で取り付けや配線も容易であり、かつ信頼性の高いブラシレスDCモータおよびそれを搭載した電気機器を提供することができる。   With the above configuration, according to the present invention, it is possible to provide a brushless DC motor that is small and light, easy to mount and wire, and highly reliable, and an electric device equipped with the brushless DC motor.

本発明の構成によれば、小型軽量で取り付けや配線も容易であり、かつ信頼性の高いブラシレスDCモータおよびそれを搭載した電気機器を提供することができる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to provide a brushless DC motor that is small and light, easy to mount and wire, and highly reliable, and an electric device equipped with the brushless DC motor.

本発明の実施例1におけるブラシレスDCモータの外観図1 is an external view of a brushless DC motor according to Embodiment 1 of the present invention. 同上の断面図Sectional view 同上の回路構成図Circuit configuration diagram 同上のパワーモジュールの断面図Cross section of the same power module 同上のプリント配線板組立の平面図Plan view of printed wiring board assembly 同上の1相分の詳細回路構成図Detailed circuit configuration diagram for one phase 同上のゲートドライバの入力信号と出力信号との関係を示すタイムチャートの説明図Explanatory drawing of the time chart which shows the relation between the input signal and output signal of the gate driver same as the above 図7における時刻t1の部分を拡大した詳細タイムチャートの説明図Explanatory drawing of the detailed time chart which expanded the part of the time t1 in FIG. 図7と同様の関係を示すタイムチャートであり、時刻t2とt3との間が短い場合の図FIG. 8 is a time chart showing the same relationship as in FIG. MOSFETのスレシュホールド電圧を大きくした場合の詳細タイムチャートの説明図Explanatory diagram of detailed time chart when the threshold voltage of MOSFET is increased 本発明の実施例2における電気機器の外観図External view of electrical equipment in Embodiment 2 of the present invention 同上の回路構成図Circuit configuration diagram 従来のブラシレスDCモータの断面図Sectional view of a conventional brushless DC motor 同上のプリント配線板組立の平面図Plan view of printed wiring board assembly

以下、本発明を実施するための形態について、具体的な実施例にて説明する。   Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in a specific Example.

図1は、本発明の実施例1に係るブラシレスDCモータ1の外観図である。ステータモールド組立3を蓋状のブラケット4で覆い、そしてシャフト5が突出する。そして、ステータモールド組立3の側面から入出力のためのリード線組立2が伸びる形状となっている。   FIG. 1 is an external view of a brushless DC motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The stator mold assembly 3 is covered with a lid-like bracket 4 and the shaft 5 protrudes. The lead wire assembly 2 for input / output extends from the side surface of the stator mold assembly 3.

図2は、本発明の実施例1に係るブラシレスDCモータの断面図である。ステータモールド組立3は、電磁鋼板を積層したステータコア20に多相の駆動コイル21を巻装し、その全体を不飽和ポリエステル樹脂で一体成型して構成されている。このステータモールド組立3の一端部は金属製のブラケット4で覆われている。このブラケット4の中央部とステータモールド組立3の他端部とに軸受保持部が構成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention. The stator mold assembly 3 is configured by winding a multiphase drive coil 21 around a stator core 20 in which electromagnetic steel plates are laminated, and integrally molding the whole with an unsaturated polyester resin. One end of the stator mold assembly 3 is covered with a metal bracket 4. A bearing holding portion is formed at the center portion of the bracket 4 and the other end portion of the stator mold assembly 3.

一方、ロータ組立19は、電磁鋼板を積層したロータヨーク18の外周に多極の永久磁石17を設け、中央部にシャフト5を圧入等の方法で固定して構成され、軸受14にて回転自在に支承されている。この永久磁石17は、ステータコア20の内周部と所定のギャップを介して対向している。   On the other hand, the rotor assembly 19 is constructed by providing a multi-pole permanent magnet 17 on the outer periphery of a rotor yoke 18 laminated with electromagnetic steel plates, and fixing the shaft 5 by a method such as press-fitting at the center, and is rotatable by a bearing 14. It is supported. The permanent magnet 17 is opposed to the inner peripheral portion of the stator core 20 via a predetermined gap.

駆動コイル21を駆動するための駆動回路を実装したプリント配線板13が、ステータモールド組立3に固定されている。駆動コイル21の端末は、端子ピン22を介してプリント配線板13に接続される。プリント配線板13には、パワーモジュール10、プリドライバ12、および図示しない個別部品がはんだ付け実装され、更に永久磁石17の磁極位置を検出するための磁気センサ25が、同様にはんだ付け実装されている。またプリント配線板13は、ブラケット4との間に絶縁板15が配置され、ブラケット4と絶縁されている。   A printed wiring board 13 on which a drive circuit for driving the drive coil 21 is mounted is fixed to the stator mold assembly 3. The terminal of the drive coil 21 is connected to the printed wiring board 13 via the terminal pin 22. A power module 10, a pre-driver 12, and individual parts (not shown) are soldered and mounted on the printed wiring board 13, and a magnetic sensor 25 for detecting the magnetic pole position of the permanent magnet 17 is similarly soldered and mounted. Yes. Further, an insulating plate 15 is disposed between the printed wiring board 13 and the bracket 4 so as to be insulated from the bracket 4.

プリント配線板13に実装されているパワーモジュール10は、高熱伝導性樹脂材料16を介してブラケット4に放熱する構造となっている。この高熱伝導性樹脂材料16としては、熱伝導性の良好なシリコン系樹脂が使われる。このシリコン系樹脂は弾性を有し、パワーモジュール10とブラケット4との間隔のばらつきを吸収することができる。   The power module 10 mounted on the printed wiring board 13 has a structure for radiating heat to the bracket 4 via the high thermal conductive resin material 16. As the high thermal conductivity resin material 16, a silicon resin having good thermal conductivity is used. This silicon-based resin has elasticity and can absorb variations in the distance between the power module 10 and the bracket 4.

図3は、本発明の実施例1に係るブラシレスDCモータ1の回路構成図である。高圧直流電源9による高圧直流電圧Vdc,制御電源23による制御電圧Vcc,および速度制御信号24による制御信号電圧Vspが、それぞれ駆動回路6に入力される。駆動回路6の出力は、3相スター接続された駆動コイル21に供給される。また駆動回路6からモータの回転信号FGが出力され、速度制御に活用される。   FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the brushless DC motor 1 according to the first embodiment of the present invention. A high-voltage DC voltage Vdc from the high-voltage DC power supply 9, a control voltage Vcc from the control power supply 23, and a control signal voltage Vsp from the speed control signal 24 are input to the drive circuit 6, respectively. The output of the drive circuit 6 is supplied to a drive coil 21 that is three-phase star connected. A motor rotation signal FG is output from the drive circuit 6 and used for speed control.

駆動回路6は、ロータの磁極位置を検出するための3個の磁気センサ25、磁気センサ25の信号を受けてPWM信号を生成するプリドライバ12,プリドライバ12の信号を受けてMOSFET8の制御信号を生成する3個のゲートドライバ11、および3相ブリッジ接続された6個のMOSFET8より成る。磁気センサ25は、一般にホール素子又はホールICが使われる。出力電流は、電流検出抵抗26にて検出され、プリドライバ12にフィードバックされる。   The drive circuit 6 receives the signals of the three magnetic sensors 25 for detecting the magnetic pole position of the rotor, the signals of the magnetic sensors 25 and the pre-driver 12 that generates the PWM signal, and the signals of the pre-driver 12 and the control signal of the MOSFET 8 Are composed of three gate drivers 11 and six MOSFETs 8 connected in a three-phase bridge. As the magnetic sensor 25, a Hall element or a Hall IC is generally used. The output current is detected by the current detection resistor 26 and fed back to the pre-driver 12.

この3個のゲートドライバ11と6個のMOSFET8は、一体化され、パワーモジュール10を構成する。図4は、このパワーモジュール10の断面図である。ゲートドライバ11とMOSFET8は、フレーム28に接着固定され、それら相互間およびリード電極27間は、ボンディングワイヤ30で接続される。そしてその全体がエポキシ樹脂29にて一体成型して構成される。   The three gate drivers 11 and the six MOSFETs 8 are integrated to constitute a power module 10. FIG. 4 is a cross-sectional view of the power module 10. The gate driver 11 and the MOSFET 8 are bonded and fixed to the frame 28, and between them and between the lead electrodes 27 are connected by a bonding wire 30. The entirety is integrally formed with an epoxy resin 29.

図5は、プリント配線板組立7の平面図である。プリント配線板13に、パワーモジュール10、プリドライバ12、および個別部品31を搭載する。更に入出力接続のためのリード線組立2を配した構成である。なお、個別部品31は、抵抗器およびコンデンサなどである。   FIG. 5 is a plan view of the printed wiring board assembly 7. The power module 10, the pre-driver 12, and the individual component 31 are mounted on the printed wiring board 13. Further, the lead wire assembly 2 for input / output connection is arranged. The individual parts 31 are resistors and capacitors.

図6は、本発明の実施例1に係るブラシレスDCモータの詳細回路構成図であり、図3に示した全体回路図の1相分を取り出したものである。図3に示したMOSFET8は、実際にはMOSFETQ1とMOSFETQ2とが直列に接続され、高圧直流電圧Vdcが供給されている。MOSFETQ1にはフライホイルダイオードD1とゲートコンデンサC1を寄生素子として内蔵している。同様にMOSFETQ2にはフライホイルダイオードD2とゲートコンデンサC2を寄生素子として内蔵している。   FIG. 6 is a detailed circuit configuration diagram of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention, in which one phase of the entire circuit diagram shown in FIG. 3 is extracted. In the MOSFET 8 shown in FIG. 3, the MOSFET Q1 and the MOSFET Q2 are actually connected in series, and the high-voltage DC voltage Vdc is supplied. MOSFET Q1 includes a flywheel diode D1 and a gate capacitor C1 as parasitic elements. Similarly, the MOSFET Q2 includes a flywheel diode D2 and a gate capacitor C2 as parasitic elements.

ゲートドライバ11は、ヒステリシスコンパレータHS1、HS2,およびレベルシフト回路LS1、抵抗器R1、R2,R3,R4、および出力電子スイッチSW1,SW2,SW3,SW4を含んでいる。このゲートドライバ11は、プリドライバ12にて生成されたPWM信号を入力信号HIN、および入力信号LINとして入力され、出力信号HO、LOをMOSFETQ1とMOSFETQ2のゲートに供給する。   The gate driver 11 includes hysteresis comparators HS1, HS2, a level shift circuit LS1, resistors R1, R2, R3, R4, and output electronic switches SW1, SW2, SW3, SW4. The gate driver 11 receives the PWM signal generated by the pre-driver 12 as an input signal HIN and an input signal LIN, and supplies output signals HO and LO to the gates of the MOSFET Q1 and the MOSFET Q2.

図7は、ゲートドライバ11の入力信号HIN、LINと出力信号HO、LOとの関係を示すタイムチャートである。時刻t<t1においては、入力信号HIN、LINが共にローレベルであることにより、上側の出力電子スイッチSW1,SW3がオフ、下側の出力電子スイッチSW2,SW4がオンである。従って、出力信号HO、LOは、共にローレベルに保たれ、MOSFETQ1、MOSFETQ2はオフ状態である。   FIG. 7 is a time chart showing the relationship between the input signals HIN and LIN of the gate driver 11 and the output signals HO and LO. At time t <t1, since the input signals HIN and LIN are both at a low level, the upper output electronic switches SW1 and SW3 are turned off and the lower output electronic switches SW2 and SW4 are turned on. Accordingly, the output signals HO and LO are both kept at a low level, and the MOSFETs Q1 and Q2 are in an off state.

次に、時刻t=t1に至ると、入力信号HINはハイレベルに立ち上がり、入力信号LINはローレベルのままである。従って出力電子スイッチSW1がオン、出力電子スイッチSW2がオフとなり、出力信号HOがハイレベルに立ち上がることによりMOSFETQ1はオンになる。MOSFETQ2はオフのままである。この時、ブートコンデンサC3の蓄積電荷が抵抗R1を介してMOSFETQ1のゲートに供給されるが、出力信号HOはある時定数で立ち上がることになる。MOSFETQ1は、この出力信号HOがMOSFETQ1のスレッシホールド電圧Vthに達するまではオフを継続し、スレッシホールド電圧Vthに達したt=t10になるとオンとなる。MOSFETQ1がオンになることにより、駆動コイル21に高圧直流電圧Vdcが供給される。   Next, at time t = t1, the input signal HIN rises to a high level, and the input signal LIN remains at a low level. Accordingly, the output electronic switch SW1 is turned on, the output electronic switch SW2 is turned off, and the MOSFET Q1 is turned on when the output signal HO rises to a high level. MOSFET Q2 remains off. At this time, the charge stored in the boot capacitor C3 is supplied to the gate of the MOSFET Q1 via the resistor R1, but the output signal HO rises with a certain time constant. The MOSFET Q1 continues to turn off until the output signal HO reaches the threshold voltage Vth of the MOSFET Q1, and turns on when t = t10 when the threshold voltage Vth is reached. When the MOSFET Q1 is turned on, the high-voltage DC voltage Vdc is supplied to the drive coil 21.

次に、時刻t=t2になると、入力信号HINはローレベルに立ち下がり、入力信号LINはローレベルのままである。従って出力電子スイッチSW1がオフ、出力電子スイッチSW2がオンとなり、出力信号HOは抵抗R2とMOSFETQ1のゲートコンデンサC1とで決まる時定数で立ち下がる。MOSFETQ1は、この出力信号HOがMOSFETQ1のスレッシホールド電圧Vthを下回るまではオンを継続し、スレッシホールド電圧Vthを下回るt=t20になるとオフとなる。   Next, at time t = t2, the input signal HIN falls to the low level, and the input signal LIN remains at the low level. Accordingly, the output electronic switch SW1 is turned off, the output electronic switch SW2 is turned on, and the output signal HO falls with a time constant determined by the resistor R2 and the gate capacitor C1 of the MOSFET Q1. The MOSFET Q1 continues to be turned on until the output signal HO falls below the threshold voltage Vth of the MOSFET Q1, and turns off when t = t20, which falls below the threshold voltage Vth.

次に、時刻t=t3になると、入力信号HINはローレベルのままであり、入力信号LINはハイベルに立ち上がる。これにより出力電子スイッチSW3はオンになり、SW4はオフになる。出力信号LOはコンデンサC2と抵抗R3で決まる時定数にて立ち上がる。MOSFETQ2は、この出力信号LOがMOSFETQ2のスレッシホールド電圧Vthに達するまではオフを継続し、スレッシホールド電圧Vthに達したt=t30になるとオンとなる。   Next, at time t = t3, the input signal HIN remains at a low level, and the input signal LIN rises to a high level. As a result, the output electronic switch SW3 is turned on and SW4 is turned off. The output signal LO rises with a time constant determined by the capacitor C2 and the resistor R3. The MOSFET Q2 continues to turn off until the output signal LO reaches the threshold voltage Vth of the MOSFET Q2, and turns on when t = t30 when the threshold voltage Vth is reached.

次に、時刻t=t4になると、入力信号HINはローレベルのままであり、入力信号LINはローレベルに立ち下がる。従って出力電子スイッチSW3がオフ、出力電子スイッチSW4がオンとなり、出力信号LOは抵抗R4とMOSFETQ2のゲートコンデンサC2とで決まる時定数で立ち下がる。MOSFETQ2は、この出力信号LOがMOSFETQ2のスレッシホールド電圧Vthを下回るまではオンを継続し、スレッシホールド電圧Vthを下回るt=t40になるとオフとなる。   Next, at time t = t4, the input signal HIN remains at low level, and the input signal LIN falls to low level. Accordingly, the output electronic switch SW3 is turned off, the output electronic switch SW4 is turned on, and the output signal LO falls with a time constant determined by the resistor R4 and the gate capacitor C2 of the MOSFET Q2. The MOSFET Q2 continues to be turned on until the output signal LO falls below the threshold voltage Vth of the MOSFET Q2, and turns off when t = t40, which falls below the threshold voltage Vth.

次に、時刻t=t5になると、上述の時刻t=t1と同じ状態に戻り、この一連の動作を繰り返すことになる。   Next, when time t = t5, the state returns to the same state as the above-described time t = t1, and this series of operations is repeated.

図8は、図7における時刻t1の部分を拡大し、かつ駆動コイル端子電圧VUの変化を追記した図である。時刻t=t1で入力信号HINがローレベルからハイレベルに切り替わると、ヒステリシスコンパレータHS1、レベルシフト回路LS1、出力電子スイッチSW1の伝達時間経過後t=t11で出力信号HOは立ち上がり始める。(図7ではこの伝達時間は省略して記載)
次に出力信号HOはスレッシホールド電圧Vthに達し、MOSFETQ1はオンするが、実際には、MOSFETQ1自身がオフからオンに至る間、Vth付近の電圧で信号HOは殆ど変化しない。これはMOSFETQ1がオフからオンへ移行することによりそのドレイン−ソース間の電圧が変化するため、Q1のゲート容量C1が見かけ上非常に大きくなること(ミラー効果)によるものである。つまり、時刻t=t12にてスレッシホールド電圧Vthに達し、MOSFETQ1はオンしはじめ、駆動コイル端子電圧VUは上昇を始める。電圧VUが上昇中は上記ミラー効果により信号HOはあまり変化しない。時刻t=t13にて駆動コイル端子電圧VUが略高圧直流電圧Vdcとなると、上記ミラー効果の影響は無くなり、信号HOは更に上昇を始める。このときの駆動コイル端子電圧VUの電圧変化率dV/dtは、t12からt13に至る時間が短いほど大きくなる。
FIG. 8 is a diagram in which a portion at time t1 in FIG. 7 is enlarged and a change in the drive coil terminal voltage VU is added. When the input signal HIN switches from the low level to the high level at time t = t1, the output signal HO starts to rise at t = t11 after the transmission time of the hysteresis comparator HS1, the level shift circuit LS1, and the output electronic switch SW1 has elapsed. (In FIG. 7, this transmission time is omitted.)
Next, the output signal HO reaches the threshold voltage Vth, and the MOSFET Q1 is turned on. In practice, however, the signal HO hardly changes at a voltage in the vicinity of Vth while the MOSFET Q1 itself is turned on. This is due to the fact that the gate-capacitance C1 of Q1 becomes very large (Miller effect) because the voltage between the drain and source of the MOSFET Q1 changes from OFF to ON. That is, the threshold voltage Vth is reached at time t = t12, the MOSFET Q1 starts to turn on, and the drive coil terminal voltage VU starts to rise. While the voltage VU is increasing, the signal HO does not change much due to the mirror effect. When the drive coil terminal voltage VU becomes substantially the high-voltage DC voltage Vdc at time t = t13, the influence of the mirror effect disappears and the signal HO starts to rise further. The voltage change rate dV / dt of the drive coil terminal voltage VU at this time increases as the time from t12 to t13 decreases.

この駆動コイル端子電圧VUの電圧変化率dV/dtは、抵抗R1とMOSFETQ1のゲート−ドレイン間の帰還容量による時定数で決まる。従ってこの抵抗R1あるいはMOSFETQ1のゲート−ドレイン間の帰還容量を設定することによって、駆動コイル端子電圧VUの電圧変化率dV/dtを設定できるが、通常、設定容易な抵抗R1によりこの電圧変化率dV/dtを設定することになる。たとえば家電機器などにモータを供する場合では、この電圧変化率dV/dtを2kV/μsec程度になるよう抵抗R1を設定する。   The voltage change rate dV / dt of the drive coil terminal voltage VU is determined by a time constant due to the feedback capacitance between the resistor R1 and the gate and drain of the MOSFET Q1. Accordingly, the voltage change rate dV / dt of the drive coil terminal voltage VU can be set by setting the feedback capacity between the resistor R1 or the gate Q-drain of the MOSFET Q1, but this voltage change rate dV is usually set by the easily set resistor R1. / Dt is set. For example, when a motor is used for home appliances, the resistance R1 is set so that the voltage change rate dV / dt is about 2 kV / μsec.

なお、上記説明においてはMOSFETQ1がオフからオンになる場合について行ったが、Q1がオンからオフになる場合も同様に駆動コイル端子電圧VUの電圧変化率dV/dtを設定できる。つまり、Q1がオンからオフする場合のdV/dtは、抵抗R2により設定する。   In the above description, the MOSFET Q1 is switched from OFF to ON, but the voltage change rate dV / dt of the drive coil terminal voltage VU can be set similarly when Q1 is switched from ON to OFF. That is, dV / dt when Q1 is turned off from on is set by the resistor R2.

また、MOSFETQ2についても同様であり、Q2がオフからオンになる場合のdV/dtは抵抗R3でより設定し、Q2がオンからオフになる場合のdV/dtは抵抗R4により設定する。   The same applies to the MOSFET Q2. The dV / dt when the Q2 is turned from OFF to ON is set by the resistor R3, and the dV / dt when the Q2 is turned from ON to OFF is set by the resistor R4.

上記説明から明らかなように、抵抗R1、R2、R3、R4は、MOSFETQ1、Q2のドレイン−ソース間の電圧変化率を設定する設定部となっている。   As is apparent from the above description, the resistors R1, R2, R3, and R4 are setting units that set the rate of voltage change between the drain and source of the MOSFETs Q1 and Q2.

以上、電圧変化率dV/dtの設定について述べたが、次に電流変化率dI/dtについて説明する。   The setting of the voltage change rate dV / dt has been described above. Next, the current change rate dI / dt will be described.

MOSFETQ1がオフからオンに移行する際のドレイン電流の電流変化率dI/dtは、図8において駆動コイル端子電圧VUが変化している間に発生する。VUが変化している間は、先に説明したようにミラー効果の影響で信号HOはMOSFETQ1のスレッシホールド電圧Vth付近で殆ど変化しないが、実際には僅かに変化している。このVth付近の僅かな変化率とMOSFERTQ1の相互コンダクタンスにより、MOSFETQ1のコレクタ電流の電流変化率dI/dtは決定する。ここで、信号HOのVth付近の僅かな変化率は、抵抗R1またはMOSFETQ1のゲート−ソース間のコンデンサC1により設定できる。従って、抵抗R1、コンデンサC1あるいはMOSFETQ1の相互コンダクタンスを設定することによって、MOSFETQ1のコレクタ電流の電流変化率dI/dtを設定できるが、抵抗R1は上述の電圧変化率dV/dtを設定するための用いられるため、電流変化率dI/dtはコンデンサC1あるいはMOSFETQ1の相互コンダクタンスにより設定することになる。   The current change rate dI / dt of the drain current when the MOSFET Q1 shifts from OFF to ON is generated while the drive coil terminal voltage VU is changing in FIG. While VU is changing, the signal HO hardly changes in the vicinity of the threshold voltage Vth of the MOSFET Q1 due to the effect of the mirror effect as described above, but actually changes slightly. The current change rate dI / dt of the collector current of MOSFET Q1 is determined by the slight change rate in the vicinity of Vth and the mutual conductance of MOSFERTQ1. Here, the slight change rate of the signal HO near Vth can be set by the resistor R1 or the capacitor C1 between the gate and the source of the MOSFET Q1. Therefore, by setting the mutual conductance of the resistor R1, the capacitor C1, or the MOSFET Q1, the current change rate dI / dt of the collector current of the MOSFET Q1 can be set. However, the resistor R1 is used to set the voltage change rate dV / dt described above. Therefore, the current change rate dI / dt is set by the mutual conductance of the capacitor C1 or the MOSFET Q1.

なお、上記説明においてはMOSFETQ1がオフからオンになる場合について行ったが、Q1がオンからオフになる場合も同様にコンデンサC1あるいはMOSFETQ1の相互コンダクタンスにより、MOSFETQ1のコレクタ電流の電流変化率dI/dtを設定できる。   In the above description, the MOSFET Q1 is switched from off to on. Similarly, when Q1 is switched from on to off, the current change rate dI / dt of the collector current of the MOSFET Q1 is similarly determined by the mutual conductance of the capacitor C1 or the MOSFET Q1. Can be set.

また、MOSFETQ2についても同様であり、Q2のコレクタ電流のdI/dtは、コンデンサC2あるいはMOSFETQ2の相互コンダクタンスにより設定できる。   The same applies to MOSFET Q2, and the collector current dI / dt of Q2 can be set by the mutual conductance of capacitor C2 or MOSFET Q2.

上記説明から明らかなように、コンデンサC1、C2、MOSFETQ1の相互コンダクタンスあるいはMOSFETQ2の相互コンダクタンスは、MOSFETQ1、Q2のドレイン電流の電流変化率を設定する設定部となっている。   As is clear from the above description, the mutual conductance of the capacitors C1 and C2 and the MOSFET Q1 or the mutual conductance of the MOSFET Q2 is a setting unit for setting the current change rate of the drain current of the MOSFETs Q1 and Q2.

図9は、図6の回路構成において入力信号HINがハイレベルからローレベルへ切り替わる時刻t2と入力信号LINがローレベルからハイレベルへ切り替わる時刻t3が接近している場合の動作図である。時刻t=t2にて立下り始めた出力信号HOがスレッシホールド電圧Vth以下になる前に時刻t=t3になって出力電圧LOが立ち上がり始めてしまう場合を示している。この場合は、MOSFETQ1がOFFする前にMOSFETQ2がONしてしまうと、MOSFETQ1よりMOSFETQ2へ貫通電流が流れてこれらMOSFETが破壊してしまう。   FIG. 9 is an operation diagram when the time t2 when the input signal HIN switches from the high level to the low level and the time t3 when the input signal LIN switches from the low level to the high level are close to each other in the circuit configuration of FIG. This shows a case where the output voltage LO starts to rise at time t = t3 before the output signal HO which has started falling at time t = t2 falls below the threshold voltage Vth. In this case, if MOSFET Q2 is turned on before MOSFET Q1 is turned off, a through current flows from MOSFET Q1 to MOSFET Q2, and these MOSFETs are destroyed.

このような貫通電流を防止するために、少なくとも時刻t=t20が、時刻t=t30以前になるように、設定部である抵抗R1と、抵抗R2の関係を、R1>>R2となるように予め定めておく。   In order to prevent such a through current, the relationship between the resistor R1 and the resistor R2 as a setting unit is set to R1 >> R2 so that at least time t = t20 is before time t = t30. It is determined in advance.

入力信号HINがハイレベルからローレベルへ切り替わる時刻t=t2から入力信号LINがローレベルからハイレベルへ切り替わる時刻t=t3へ至る時間は、一般にデッドタイムと言われる。このデッドタイムは、通常ゲートドライバ11およびMOSFET8とその周辺部品で生じる遅延時間に対し十分大きくしておく。しかし一方では、デッドタイムが長くなると、この間は駆動コイルへの電力供給が絶たれるので、軸出力20Wから50W程度の家電用ファン用途の場合では、しばしば音や振動という不具合が発生する。従って、デッドタイムを可能な限り小さくする必要があり、抵抗R1、抵抗R2、およびゲートコンデンサ容量値を予め十分吟味する必要がある。   The time from the time t = t2 when the input signal HIN switches from the high level to the low level to the time t = t3 when the input signal LIN switches from the low level to the high level is generally called a dead time. This dead time is set sufficiently large with respect to the delay time usually caused by the gate driver 11 and the MOSFET 8 and its peripheral components. However, on the other hand, if the dead time becomes long, the power supply to the drive coil is cut off during this period, and therefore, in the case of household appliance fans with an axial output of 20 W to 50 W, problems such as noise and vibration often occur. Therefore, it is necessary to make the dead time as small as possible, and it is necessary to thoroughly examine the resistance R1, the resistance R2, and the gate capacitor capacitance value in advance.

図10は、MOSFET自身のスレシュホ−ルド電圧VthをVth1からVth2へ大きくした場合の動作説明図である。この場合は、MOSFETQ1はオンからオフへ至る遅延時間が短くなり、逆にMOSFETQ2はオフからオンへ至る遅延時間が長くなる。これにより図6の回路構成において、入力信号HINがハイレベルからローレベルへ切り替わる時刻t2と入力信号LINがローレベルからハイレベルへ切り替わる時刻t3が接近している場合、即ちデッドタイムが極めて小さい場合においても、MOSFETQ1がオフする前にMOSFETQ2がオンしてしまうことがないブラシレスDCモータを提供することが可能になる。   FIG. 10 is an operation explanatory diagram when the threshold voltage Vth of the MOSFET itself is increased from Vth1 to Vth2. In this case, the MOSFET Q1 has a short delay time from on to off, and conversely, the MOSFET Q2 has a long delay time from off to on. Accordingly, in the circuit configuration of FIG. 6, when the time t2 when the input signal HIN switches from the high level to the low level and the time t3 when the input signal LIN switches from the low level to the high level are close, that is, when the dead time is extremely small. However, it is possible to provide a brushless DC motor in which the MOSFET Q2 is not turned on before the MOSFET Q1 is turned off.

以上のように本発明のブラシレスDCモータによれば、少なくともMOSFETとゲートドライバとをモールド樹脂で一体化したパワーモジュールとして構成し、それを含む駆動回路を内蔵して構成し、そのパワーモジュール内部またはゲートドライバ内部またはMOSFET内部に含む設定部にてMOSFETの電気的強度を設定可能とすることによって、小型軽量で取り付けや配線も容易であり、かつ信頼性の高いブラシレスDCモータを提供することができる。   As described above, according to the brushless DC motor of the present invention, it is configured as a power module in which at least a MOSFET and a gate driver are integrated with a mold resin, and includes a drive circuit including the power module. By making it possible to set the electrical strength of the MOSFET in the setting part included in the gate driver or in the MOSFET, it is possible to provide a brushless DC motor that is small and lightweight, easy to mount and wire, and highly reliable. .

次に、ブラシレスDCモータ1を備えた本発明の電気機器について説明する。図11は本発明の実施例2における電気機器(エアコン室外機)の構成図である。   Next, the electric device of the present invention provided with the brushless DC motor 1 will be described. FIG. 11 is a configuration diagram of an electric device (air conditioner outdoor unit) according to the second embodiment of the present invention.

図11において、実施例2における電気機器は次の構成を有する。エアコン室外機51は、底板52に立設した仕切り板54により、圧縮機室56と熱交換器室59とに区画されている。圧縮機室56には圧縮機55が配設されている。熱交換器室59には熱交換器57および送風用のファンモータ58が配設されている。仕切り板54の上部には電装品箱60が配設されている。   In FIG. 11, the electric apparatus in Example 2 has the following structure. The air conditioner outdoor unit 51 is partitioned into a compressor chamber 56 and a heat exchanger chamber 59 by a partition plate 54 erected on the bottom plate 52. A compressor 55 is disposed in the compressor chamber 56. The heat exchanger chamber 59 is provided with a heat exchanger 57 and a fan motor 58 for blowing air. An electrical component box 60 is disposed on the upper part of the partition plate 54.

ファンモータ58は、実施例1において説明したブラシレスDCモータ1の回転軸に送風ファンを取り付け構成されている。そのファンモータ58は、電装品箱60内に収容された電源装置53より高圧直流電圧Vdcと制御電圧Vccが供給される。ファンモータ58の回転に伴ない送風ファンが回転し、その風により熱交換器室59を冷却する。実施例1にて記載した通り、このブラシレスDCモータ1は、駆動回路を内蔵しているので、コンパクトに構成されており、取り付けや配線も容易であり、エアコン等電気機器の高機能化や低価格化に貢献できる。   The fan motor 58 is configured by attaching a blower fan to the rotating shaft of the brushless DC motor 1 described in the first embodiment. The fan motor 58 is supplied with a high-voltage DC voltage Vdc and a control voltage Vcc from a power supply device 53 housed in the electrical component box 60. The blower fan rotates as the fan motor 58 rotates, and the heat exchanger chamber 59 is cooled by the wind. As described in the first embodiment, this brushless DC motor 1 has a built-in drive circuit, and thus is compactly configured, easily mounted and wired, and has high functionality and low electrical equipment such as an air conditioner. It can contribute to price.

図12は、本発明の実施例2における電気機器(エアコン室外機)の概略回路図である。図12において、商用電源62が電源装置53に入力される。電源装置53は、整流器、平滑用コンデンサ、スイッチング電源装置等を含み、高圧直流電圧Vdcと制御電圧Vccを出力し、ファンモータ58に供給する。併せてこの高圧直流電圧Vdcは、インバータ装置61に入力され、圧縮機55を駆動する。   FIG. 12 is a schematic circuit diagram of an electric device (air conditioner outdoor unit) according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, a commercial power supply 62 is input to the power supply device 53. The power supply device 53 includes a rectifier, a smoothing capacitor, a switching power supply device, and the like, outputs a high-voltage DC voltage Vdc and a control voltage Vcc, and supplies it to the fan motor 58. In addition, the high-voltage DC voltage Vdc is input to the inverter device 61 and drives the compressor 55.

インバータ装置61のオン、オフ動作にともない前記高圧直流電圧Vdcには図示しないサージ電圧が重畳し、時にはファンモータ58に内蔵されるMOSFETの耐圧を超える場合もありうる。しかしながらMOSFET自身にはアバランシェ耐量があり、短時間の過電圧には十分耐えて破壊には至らないという信頼性の高いファンモータを提供することが可能になる。   As the inverter device 61 is turned on / off, a surge voltage (not shown) is superimposed on the high-voltage DC voltage Vdc, and sometimes the breakdown voltage of the MOSFET built in the fan motor 58 may be exceeded. However, the MOSFET itself has an avalanche resistance, and it is possible to provide a highly reliable fan motor that can sufficiently withstand short-time overvoltage and does not break down.

なお、本実施例2における電気機器として、エアコン室外機を例に挙げて説明をしたが、エアコン室内機に搭載される送風用ファンモータおよびそのエアコン室内機においても本発明を適用することにより、エアコン室外機の場合と同様な効果を期待できる。   In addition, although the air conditioner outdoor unit has been described as an example of the electrical apparatus in the second embodiment, by applying the present invention also to the fan motor for blowing installed in the air conditioner indoor unit and the air conditioner indoor unit, The same effect as in the case of an air conditioner outdoor unit can be expected.

本発明のブラシレスDCモータは、複数相の駆動コイルを有するステータ組立と永久磁石を有するロータ組立とを含み、駆動コイルを駆動する駆動回路を搭載したプリント配線板を内蔵して成り、この駆動回路は、駆動コイルに電力を供給するMOSFETと、MOSFETを制御するゲートドライバと、ゲートドライバにPWM信号を供給するプリドライバとを備え、プリント配線板は、少なくとも、MOSFETとゲートドライバとをモールド樹脂材料で一体化したパワーモジュールを搭載し、パワーモジュールは、その内部またはゲートドライバ内部またはMOSFET内部にMOSFETの電気的強度を設定するための設定部を含んで構成される。本発明は更にこのブラシレスDCモータを搭載した電気機器を含む。   The brushless DC motor of the present invention includes a stator assembly having a plurality of phase drive coils and a rotor assembly having a permanent magnet, and includes a printed wiring board having a drive circuit for driving the drive coil. Includes a MOSFET that supplies power to the drive coil, a gate driver that controls the MOSFET, and a pre-driver that supplies a PWM signal to the gate driver, and the printed wiring board includes at least the MOSFET and the gate driver as a mold resin material. The power module is mounted, and the power module includes a setting unit for setting the electrical strength of the MOSFET inside the gate driver or inside the MOSFET. The present invention further includes an electric device equipped with the brushless DC motor.

この構成によって小型軽量で取り付けや配線も容易であり、かつ信頼性の高いブラシレスDCモータおよびそれを搭載した電気機器を提供することができる。   With this configuration, it is possible to provide a brushless DC motor that is small and lightweight, easy to mount and wire, and highly reliable, and an electric device equipped with the brushless DC motor.

1 ブラシレスDCモータ
2 リード線組立
3 ステータ組立
4 ブラケット
5 シャフト
6 駆動回路
7 プリント配線板組立
8 MOSFET
9 高電圧直流電源
10 パワーモジュール
11 ゲートドライバ
12 プリドライバ
13 プリント配線板
14 軸受け
15 絶縁板
16 高熱伝導性樹脂材料
17 永久磁石
18 ロータヨーク
19 ロータ組立
20 ステータコア
21 駆動コイル
22 端子pin
23 制御電源
25 磁気センサ
27 リード電極
28 フレーム
29 モールド樹脂材料
30 ボンディングワイヤ
31 個別部品
51 電気機器(エアコン室外機)
53 電源装置
Q1,Q2 MOSFET
R1,R2,R3,R4 抵抗器
C1,C2,C3,C4 コンデンサ
SW1,SW2,SW3,SW4 電子スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless DC motor 2 Lead wire assembly 3 Stator assembly 4 Bracket 5 Shaft 6 Drive circuit 7 Printed wiring board assembly 8 MOSFET
9 High Voltage DC Power Supply 10 Power Module 11 Gate Driver 12 Predriver 13 Printed Wiring Board 14 Bearing 15 Insulating Plate 16 High Thermal Conductive Resin Material 17 Permanent Magnet 18 Rotor Yoke 19 Rotor Assembly 20 Stator Core 21 Drive Coil 22 Terminal Pin
23 Control power supply 25 Magnetic sensor 27 Lead electrode 28 Frame 29 Mold resin material 30 Bonding wire 31 Individual parts 51 Electric equipment (air conditioner outdoor unit)
53 Power supply Q1, Q2 MOSFET
R1, R2, R3, R4 Resistor C1, C2, C3, C4 Capacitor SW1, SW2, SW3, SW4 Electronic switch

Claims (12)

複数相の駆動コイルを有するステータ組立と、前記ステータ組立の一端部を覆う金属製のブラケットと、永久磁石を有するロータ組立とを含むブラシレスDCモータであって、
前記ブラシレスDCモータは、前記駆動コイルを駆動する駆動回路を実装したプリント配線板を内蔵して成り、
前記プリント配線板は、前記ステータ組立に固定され、前記ブラケットとの間に絶縁板が配置されるようにして前記ブラシレスDCモータに内蔵され、
前記駆動回路は、
(a)前記駆動コイルに電力を供給するMOSFETと、
(b)前記MOSFETを制御するゲートドライバと、
(c)前記ゲートドライバにPWM信号を供給するプリドライバと、
を備え、ここに、
前記プリント配線板は、前記MOSFETと前記ゲートドライバとをモールド樹脂材料で一体化したパワーモジュールを搭載し、
前記パワーモジュールは、
前記MOSFETと、前記ゲートドライバと、前記プリント配線板の方向に屈曲するリード電極と、前記MOSFETおよび前記ゲートドライバを前記リード電極の屈曲方向側に接着固定したフレームとを備え、
前記ゲートドライバの内部または前記MOSFETの内部またはその双方に、前記MOSFETの電気的強度を設定するための設定部を含み、
前記MOSFETと前記ゲートドライバとをボンディングワイヤで接続し、前記モールド樹脂材料であるエポキシ系樹脂で封止して構成され;
前記パワーモジュールが、前記プリント配線板の前記ブラケット側に搭載されて、高熱伝導性で弾性を有したシリコン系樹脂材料を介して前記ブラケットに放熱されるように構成されるブラシレスDCモータ。
A brushless DC motor including a stator assembly having a plurality of phases of drive coils, a metal bracket covering one end of the stator assembly, and a rotor assembly having a permanent magnet,
The brushless DC motor has a built-in printed wiring board on which a drive circuit for driving the drive coil is mounted,
The printed wiring board is fixed to the stator assembly and built in the brushless DC motor such that an insulating plate is disposed between the bracket and the bracket.
The drive circuit is
(A) a MOSFET for supplying power to the drive coil;
(B) a gate driver for controlling the MOSFET;
(C) a pre-driver for supplying a PWM signal to the gate driver;
And here,
The printed wiring board is mounted with a power module in which the MOSFET and the gate driver are integrated with a mold resin material,
The power module is
The MOSFET, the gate driver, a lead electrode bent in the direction of the printed wiring board, and a frame in which the MOSFET and the gate driver are bonded and fixed to the bending direction side of the lead electrode,
A setting unit for setting the electrical strength of the MOSFET inside the gate driver or inside the MOSFET or both,
The MOSFET and the gate driver are connected by a bonding wire and sealed with an epoxy resin that is the mold resin material;
A brushless DC motor, wherein the power module is mounted on the bracket side of the printed wiring board and configured to radiate heat to the bracket via a silicon resin material having high thermal conductivity and elasticity.
請求項1記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記設定部は、前記MOSFETがオフからオンになるときの前記MOSFETのドレイン−ソース間の電圧変化率を設定する抵抗器と、前記MOSFETがオンからオフになるときの前記MOSFETのドレイン−ソース間の前記電圧変化率を設定する抵抗器とで構成されるブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 1, wherein
The setting unit includes a resistor that sets a voltage change rate between the drain and source of the MOSFET when the MOSFET is turned on from off, and a drain and source between the MOSFET when the MOSFET is turned on from off A brushless DC motor comprising a resistor for setting the voltage change rate.
請求項2記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記設定部の抵抗器は、前記MOSFETがオフからオンになるときの前記MOSFETのドレイン−ソース間の電圧変化率を設定する抵抗器は、前記MOSFETがオンからオフになるときの前記MOSFETのドレイン−ソース間の前記電圧変化率を設定する抵抗器よりも大きくなるように設定されるブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 2,
The resistor of the setting unit sets the voltage change rate between the drain and the source of the MOSFET when the MOSFET is turned on from off, and the resistor of the MOSFET when the MOSFET is turned off from on A brushless DC motor set to be larger than a resistor that sets the rate of voltage change between the sources;
請求項2又は請求項3記載のいずれかに記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記設定部は、さらに、前記MOSFETのゲート−ソース間に接続され、前記MOSFETのドレイン電流の電流変化率を設定するコンデンサで構成されるブラシレスDCモータ。
In the brushless DC motor according to any one of claims 2 and 3,
The setting unit is a brushless DC motor configured by a capacitor that is connected between the gate and source of the MOSFET and sets a current change rate of the drain current of the MOSFET.
請求項1記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記駆動回路は、更に前記永久磁石の磁極位置を検出するための磁気センサを含み、前記磁気センサは前記プリント配線板に搭載される構成を具備するブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 1, wherein
The drive circuit further includes a magnetic sensor for detecting a magnetic pole position of the permanent magnet, and the magnetic sensor is mounted on the printed wiring board.
請求項1記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記設定部は、前記MOSFETのオンオフ遅延時間が所定の値になるように設定する構成を具備するブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 1, wherein
The brushless DC motor having a configuration in which the setting unit sets the on / off delay time of the MOSFET to a predetermined value.
請求項6記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記設定部は、前記MOSFETのゲートのスレッシュホールド電圧をさらに含み、そのスレッシュホールド電圧が所定の値になるように設定される構成を具備するブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 6,
The brushless DC motor having a configuration in which the setting unit further includes a threshold voltage of the gate of the MOSFET, and the threshold voltage is set to a predetermined value.
請求項1記載のブラシレスDCモータにおいて、
前記MOSFETは、所定のアバランシェ耐量を有するMOSFETを具備するブラシレスDCモータ。
The brushless DC motor according to claim 1, wherein
The MOSFET is a brushless DC motor including a MOSFET having a predetermined avalanche resistance.
請求項1記載のブラシレスDCモータを搭載する電気機器。 An electric device equipped with the brushless DC motor according to claim 1. 前記電気機器はエアコンであり、
前記ブラシレスDCモータはファンモータである請求項9記載の電気機器。
The electrical device is an air conditioner;
The electric device according to claim 9, wherein the brushless DC motor is a fan motor.
前記電気機器は、さらに、電源装置と、前記ブラシレスDCモータ以外の装置とを含み、
前記ブラシレスDCモータと前記ブラシレスDCモータ以外の装置とが、ともに前記電源装置に接続される請求項10記載の電気機器。
The electrical device further includes a power supply device and a device other than the brushless DC motor,
The electrical apparatus according to claim 10, wherein both the brushless DC motor and a device other than the brushless DC motor are connected to the power supply device.
前記電気機器はエアコン室外機であり、
前記ブラシレスDCモータはファンモータであり、
前記ブラシレスDCモータ以外の装置は圧縮機である請求項11記載の電気機器。
The electric device is an air conditioner outdoor unit;
The brushless DC motor is a fan motor,
The electrical apparatus according to claim 11, wherein the device other than the brushless DC motor is a compressor.
JP2010260983A 2005-07-06 2010-11-24 Brushless dc motor and electrical device including the same Withdrawn JP2011055703A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010260983A JP2011055703A (en) 2005-07-06 2010-11-24 Brushless dc motor and electrical device including the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005197154 2005-07-06
JP2010260983A JP2011055703A (en) 2005-07-06 2010-11-24 Brushless dc motor and electrical device including the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006549726A Division JP4682985B2 (en) 2005-07-06 2006-06-15 Brushless DC motor and electric device equipped with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011055703A true JP2011055703A (en) 2011-03-17

Family

ID=36950240

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006549726A Active JP4682985B2 (en) 2005-07-06 2006-06-15 Brushless DC motor and electric device equipped with the same
JP2010260983A Withdrawn JP2011055703A (en) 2005-07-06 2010-11-24 Brushless dc motor and electrical device including the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006549726A Active JP4682985B2 (en) 2005-07-06 2006-06-15 Brushless DC motor and electric device equipped with the same

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP4682985B2 (en)
KR (1) KR20070032959A (en)
CN (1) CN1989680B (en)
WO (1) WO2007004429A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516797A (en) * 2012-06-11 2015-06-11 ニュモテク株式会社New Motech Co., Ltd. motor
JP2016192844A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 ミネベア株式会社 Motor drive control device and motor drive control method
EP3036828A4 (en) * 2013-08-23 2017-10-25 LD Design Electronics Inc. A method for making a motor quieter
JP2019122105A (en) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社小糸製作所 Motor, and lighting fixture using the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4682985B2 (en) * 2005-07-06 2011-05-11 パナソニック株式会社 Brushless DC motor and electric device equipped with the same
JP5406485B2 (en) * 2008-09-16 2014-02-05 日本電産テクノモータ株式会社 Motor drive device
CN101841287B (en) * 2009-03-16 2013-04-24 建准电机工业股份有限公司 Modulated delay time control system for motor
GB0908111D0 (en) * 2009-05-12 2009-06-24 Peto Raymond J A motor controller & related method
EP3297141A1 (en) 2016-09-19 2018-03-21 Black & Decker Inc. Control and power module for brushless motor
JP6939201B2 (en) 2017-07-28 2021-09-22 日本電産株式会社 motor
US10888036B1 (en) 2019-12-18 2021-01-05 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Thermal management assemblies for electronic assemblies circumferentially mounted on a motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4682985B2 (en) * 2005-07-06 2011-05-11 パナソニック株式会社 Brushless DC motor and electric device equipped with the same

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01240013A (en) * 1988-03-22 1989-09-25 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JP2812528B2 (en) * 1990-03-20 1998-10-22 株式会社日立製作所 Inverter circuit
MY107328A (en) * 1990-07-06 1995-11-30 Hitachi Ltd Brushless motor incorporating an integrated circuit having a one-chipped peripheral circuit.
US5237064A (en) * 1992-05-20 1993-08-17 Merck & Co., Inc. Process for producing 7β-substituted-aza-5αandrostan-3-ones
US5408150A (en) * 1992-06-04 1995-04-18 Linear Technology Corporation Circuit for driving two power mosfets in a half-bridge configuration
JPH07226481A (en) * 1994-02-10 1995-08-22 Hitachi Ltd Power semiconductor module and its manufacturing method
JPH0951068A (en) * 1995-08-09 1997-02-18 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device
JPH10150356A (en) * 1996-11-15 1998-06-02 Nippon Steel Corp Cmos semiconductor integrated circuit
JP3787037B2 (en) * 1999-02-22 2006-06-21 株式会社東芝 Semiconductor module
JP3575339B2 (en) * 1999-07-08 2004-10-13 富士電機デバイステクノロジー株式会社 DC-DC converter
JP2001045740A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Nissan Motor Co Ltd Drive circuit of power semiconductor element
DE60038050T2 (en) * 2000-11-30 2009-03-26 Mitsubishi Denki K.K. SHUTTER POWER LIMIT SWITCHING, POWER SUPPLY AND POWER CONVERTER
JP2003033038A (en) * 2001-07-13 2003-01-31 Mitsubishi Electric Corp Rectifying apparatus for vehicle generator
JP3791393B2 (en) * 2001-10-23 2006-06-28 富士電機デバイステクノロジー株式会社 Inverter circuit
JP4106959B2 (en) * 2002-05-14 2008-06-25 松下電器産業株式会社 Motor drive device and motor
JP2004014547A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Toshiba Corp Semiconductor device and capacitance regulating circuit
JP2004159467A (en) * 2002-11-08 2004-06-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Inverter and its method of operation
JP4145634B2 (en) * 2002-11-19 2008-09-03 三菱電機株式会社 Drive circuit built-in motor, drive circuit built-in motor manufacturing method, drive circuit built-in motor inspection method, blower, and device
JP2004187342A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Renesas Technology Corp Power module, semiconductor integrated circuit device, and its providing method
AU2003269496A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Gate driver, motor driving device including the gate driver, and apparatus equipped with the motor driving device
JP2004265931A (en) * 2003-02-14 2004-09-24 Hitachi Ltd Semiconductor device driving integrated circuit and power conversion apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4682985B2 (en) * 2005-07-06 2011-05-11 パナソニック株式会社 Brushless DC motor and electric device equipped with the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015516797A (en) * 2012-06-11 2015-06-11 ニュモテク株式会社New Motech Co., Ltd. motor
US9444301B2 (en) 2012-06-11 2016-09-13 New Motech Co., Ltd. Motor
EP3036828A4 (en) * 2013-08-23 2017-10-25 LD Design Electronics Inc. A method for making a motor quieter
JP2016192844A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 ミネベア株式会社 Motor drive control device and motor drive control method
JP2019122105A (en) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社小糸製作所 Motor, and lighting fixture using the same
JP7083642B2 (en) 2017-12-28 2022-06-13 株式会社小糸製作所 Motors and lamps using them

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007004429A1 (en) 2007-01-11
JP4682985B2 (en) 2011-05-11
CN1989680B (en) 2012-01-11
JP2008538692A (en) 2008-10-30
CN1989680A (en) 2007-06-27
KR20070032959A (en) 2007-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011055703A (en) Brushless dc motor and electrical device including the same
US6995531B2 (en) Direct current motor drive circuit and fan motor including the same
MXPA04012316A (en) Electric machine.
JP2007318921A (en) Semiconductor device for driving motor, and motor, motor driving device, and air-conditioner comprising it,
EP2224587B1 (en) Induced voltage detector circuit, motor drive semiconductor device having the same, motor and air conditioner
JP2016158499A (en) Motor drive circuit, drive circuit built-in motor and drive circuit built-in pump motor incorporating the same, air conditioner with the same mounted therein, ventilator, heat pump hot-water heater and built-in cold/hot water circulation type air conditioner
JP4509735B2 (en) Electric motor drive device, molded motor, air conditioner, refrigerator and ventilation fan
JP5126342B2 (en) Motor drive, motor, fan drive motor, room air conditioner, water heater, air purifier
JP2002223581A (en) Electric motor driver and electric motor
JP4106959B2 (en) Motor drive device and motor
JP5964978B2 (en) Motor drive circuit, motor with built-in drive circuit and pump motor with built-in drive circuit, and air conditioner, ventilator, heat pump water heater, and built-in cold / hot water circulating air conditioner equipped with them
JP4589453B2 (en) Electric motor drive device, molded motor, air conditioner, refrigerator and ventilation fan
JP2007185013A (en) Brushless motor with built-in high withstand voltage pre-driver ic
JP3248933B2 (en) Electric motor
JP2001169589A (en) Motor drive device and electric equipment using it
JP3328270B2 (en) Electric motor and air conditioner
JP5382147B2 (en) Brushless motor driving device, brushless motor and air conditioner
JP6157697B2 (en) Motor drive circuit, motor with built-in drive circuit and pump motor with built-in drive circuit, and air conditioner, ventilator, heat pump water heater, and built-in cold / hot water circulating air conditioner equipped with them
JP5032615B2 (en) Electric motor drive device, molded motor, air conditioner, refrigerator and ventilation fan
CN113169697B (en) Motor and air conditioner equipped with same
JP6978419B2 (en) Motor drive circuit
JP2007110867A (en) Motor drive unit
JP2016213929A (en) On-vehicle motor control device
JPH11206176A (en) Inverter equipment for compressor
CN117441290A (en) Motor, air conditioner and control board

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20121002

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20121005