JP2015060879A - 回路基板ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＭＣを改善すると共に、設置箇所が接地電位の領域に限定されない。【解決手段】電磁波を発生する素子を備えた回路が実装された基板２２の素子が実装された側の面を覆う導体で形成された導電性ケース２８と、一端が基板２２の接地電位の領域に接続されると共に他端に接地用の配線が接続される接地端子２４Ｂと、導電性ケース２８と接地端子２４Ｂとの間に圧縮された状態で配置され導電性ケース２８と接地端子２４Ｂとを電気的に接続する導電性のばね３２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、回路基板ユニットに関する。

モータの駆動制御装置にはＦＥＴ（電解効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いたインバータ回路が実装されている。当該インバータ回路は、車載のバッテリ等の電源から供給される大電流をスイッチングするので、動作時には電磁波が発生しやすい。

特許文献１には回路基板に電磁波を遮蔽する保護金網を設けることによりＥＭＣ（電磁適合性）を改善したモータコントローラが開示されている。また、特許文献２には回路基板の接地電位の領域を当該回路基板を覆う金属製のケースに電気的に接続させ、さらに当該ケースを車両の接地電位の箇所に固定することによりＥＭＣを改善した制御装置が開示されている。

特開平０５−１５１０７号公報 特開２００６−１０８３９８号広報

しかしながら、特許文献１に開示されているモータコントローラは、保護金網が接地されていないので、電磁波を受けたことで保護金網に蓄積された電気エネルギーが保護金網の外に電磁波として再放射されてしまうという問題があった。

また、特許文献２に開示されている制御装置は、基板を樹脂で封止するので、樹脂が基板と金属製ケースとを電気的に接続するばねに回り込んで基板と県属性ケースとの導通が不完全になるおそれがあった。さらに特許文献２に開示されている制御装置は、設置箇所が車両において接地電位を示す領域に限定されるという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ＥＭＣを改善すると共に、設置箇所が接地電位の領域に限定されない回路基板ユニットを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の回路基板ユニットは、電磁波を発生する素子を備えた回路が実装された基板と、前記基板の前記素子が実装された側の面を覆う導体で形成された第１のケースと、一端が前記基板の接地電位の領域に電気的に接続されると共に他端に接地用の配線が電気的に接続された接地端子と、前記第１のケースと前記接地端子との間に圧縮された状態で配置され前記第１のケースと前記接地端子とを電気的に接続する導電性の弾性体と、を備えている。

この回路基板ユニットは、電磁波を発生する素子を備えた回路が実装された基板の素子が実装された側の面を覆う導体で形成された第１のケースを備えている。これにより、基板上の素子から生ずる電磁波を第１のケースの導体で遮蔽できる。

また、この回路基板ユニットは、基板の接地電位の領域と電気的に接続されると共に他端に接地用の配線が電気的に接続される接地端子と、当該接地端子と第１のケースとを電気的に接続する弾性体を備えている。当該接地端子及び当該弾性体を介して、電磁波の遮蔽によって導体内部に生じた電気エネルギーを接地用の配線に放出するので、導体内に蓄積された電気エネルギーによる電磁波の再放射を抑止でき、ＥＭＣを改善することができる。

また、第１のケースと接地端子との間には、弾性体が介在しているので、第１のケースの荷重及び第１のケースに作用した応力が、接地端子及び基板に及ぼす影響を軽減できる。

請求項２に記載の回路基板ユニットは、請求項１記載の回路基板ユニットにおいて、前記基板の前記素子が実装された側の面の裏面を覆う第２のケースをさらに備え、前記第１のケースは、前記基板の前記素子が実装された側の面を覆い、前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に前記基板が前記第２のケースに固定されると共に前記弾性体が前記第１のケースと前記接地端子とに接触する。

この回路基板ユニットによれば、第１のケースと第２のケースとで基板を挟んだ場合に基板が前記第２のケースに固定され、かつ第１のケースと接地端子との間には、弾性体が設けられている。これにより、第１のケースの荷重及び第１のケースに作用した応力が、接地端子及び基板に及ぼす影響を軽減できる。

請求項３に記載の回路基板ユニットは、前記接地端子は、前記基板の接地電位の領域に電気的に接続される一端及び前記接地用の配線が接続される他端を除く一部が絶縁体で覆われると共に、前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に該絶縁体の前記第１のケースと相対する部分に前記接地端子を露出させた穴部を有し、前記弾性体は、前記穴部に収まって前記接地端子と接触すると共に、前記弾性体が前記穴部に収まった状態で前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に前記第１のケースと接触する。

この回路基板ユニットによれば、絶縁体に設けられた穴部により、弾性体の位置決めが正確に行えると共に、第１のケースと第２のケースとで基板を挟んだ場合に、弾性体を確実に第１のケースに接触させることができる。

請求項４に記載の回路基板ユニットは、請求項２又は３に記載の回路基板ユニットにおいて、前記第２のケースは導体を絶縁体で被覆して形成されると共に、前記第１のケースと組み合わされた場合に該導体が前記第１のケースと電気的に接続する。

この回路基板ユニットによれば、第２のケースを、導体を絶縁体で被覆して形成することにより、基板に実装された素子から発生する電磁波をより効果的に遮蔽してＥＭＣを改善することができる。

請求項５の回路基板ユニットは、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の回路基板ユニットにおいて、前記第２のケースの前記基板が固定された側の裏面に前記基板に実装された回路によって制御されるモータが設けられる。

この回路基板ユニットによれば、第２のケースにモータ等の機器を実装した場合でも、第１のケース及び弾性体を取り付けることにより、基板に実装された素子から発生する電磁波を遮蔽してＥＭＣを改善することができる。

本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニットの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニットの構成の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットの外部接続コネクタの接地端子と導電性ケースとがばねを介して導通している部分の拡大図である。 本発明の実施の形態に係る外部接続コネクタの一例を示す図である。

図１は、本実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニットは、一例として車載用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。

本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１８の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１８はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。

ステータ１８のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、基板２２に実装されたモータの駆動制御回路の制御で電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。

ロータ１２の内側にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１８で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。

ロータ１２にはシャフト１４が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１４には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１４と共に回転することにより、車載用エアコンにおける送風が可能となる。

基板２２には、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２０が設けられる。ヒートシンク２０が設けられた基板２２は、樹脂製の回路カバー２６に収められ、さらにヒートシンク２０の冷却用突起２０Ａを除きセンターピース１６及びフォルダ３０に覆われ、センターピース１６を介してステータ１８が基板２２に取り付けられる。センターピース１６は、基板２２の上面を保護するケースも兼ねている。

回路カバー２６は導電性ケース２８で覆われる。導電性ケース２８は、鉄、銅、黄銅、ステンレス若しくは軽合金等の金属又は炭素繊維若しくは導電性樹脂等の非金属の導電体で出来た導電性のケースであり、基板２２上の素子から発生する電磁波を遮蔽する。センターピース１６、回路カバー２６及び導電性ケース２８は、各々、センターピース固定部１６Ａ、回路カバー固定部２６Ａ及び導電性ケース固定部２８Ａを介してフォルダ３０と共にボルト等で固定される。この場合、基板２２は、フォルダ３０を介して回路カバー２６及び導電性ケース２８とセンターピース１６とに挟まれて、センターピース１６に固定される。なお、本実施の形態では、ボルト以外にリベット等のファスナーによって、センターピース１６、回路カバー２６、導電性ケース２８及びフォルダ３０を固定してもよい。

また、基板２２には、外部接続コネクタ２４が設けられている。外部接続コネクタ２４を構成する端子のうち、接地端子２４Ａ，２４Ｂは車両の接地電位の箇所に接続される接地用の端子であり、基板２２側の一端が基板２２の接地電位になっている領域（接地領域）に接続されている。電力供給端子２４Ｃは車載バッテリから略１２Ｖの直流の電力が供給される端子である。

ばね３２は、圧縮コイルスプリングとされ、外部接続コネクタ２４の接地端子２４Ｂと接触するように外部接続コネクタ２４のばね収容孔２４Ｄ（図４に図示）に取り付けられ、回路カバー２６のばね貫通孔２６Ｂを介して導電性ケース２８に接触している。かかる接触により、導電性ケース２８と接地端子２４Ｂとを導通し、導電性ケース２８が電磁波を遮蔽した際に導電性ケースに生じた電気エネルギーを、ばね３２と接地端子２４Ｂと接地端子２４Ｂに接続された配線とを介して車両の接地電位の領域に放出する。なお、ばね３２は、鉄、ステンレス、銅合金若しくはベリリウム合金等の金属又は炭素繊維等の導電性を有する弾性体で構成されている。ばね３２の形状は、一般的には図示したようなコイルスプリングであるが、板状の弾性体で構成された板ばね、又は竹の子ばねであってもよい。

また、本実施の形態では、センターピース１６を、導体を絶縁体で被覆して形成し、センターピース固定部１６Ａ及び導電性ケース固定部２８Ａをボルト等で固定した場合に、センターピース１６の導体と導電性ケースとが電気的に接続するようにしてもよい。かかる構成により、基板２２に実装された素子から発生する電磁波をより効果的に遮蔽してＥＭＣを改善することができる。

また、本実施の形態では、基板２２を、フォルダ３０を介して回路カバー２６及び導電性ケース２８と共にセンターピース１６に固定したものを本実施の形態に係る回路基板ユニット３４とする。なお、フォルダ３０は、モータユニット１０を車両に固定するための台座である。

続いて本実施の形態に係る回路基板ユニット３４を組み込んだモータユニット１０の構成を断面図を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る回路基板ユニット３４を用いたモータユニット１０の構成の一例を示す断面図である。

図２に示すように、 シャフト１４には一対の軸受け１４Ａが設けられ、軸受け１４Ａは支持部１４Ｂに固定されている。軸受け１４Ａによってシャフト１４は支持部１４Ｂに対して回転自在に支持されている。

ステータ１８にはコイル１８Ａが巻回されている。コイル１８Ａは、電気的な位相が１２０度ずれたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成するように設けられており、コイル１８ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相へ所定の周期で交互に通電することにより、ステータ１８の周囲に所定の回転磁界を形成する。

また、ロータ１２の内面にはロータマグネット１２Ａが設けられている。ロータマグネット１２Ａは、ロータ１２の半径方向の一方の側はＮ極で他方の側がＳ極となるように形成されている。

ロータマグネット１２Ａは、ロータ１２の半径方向に沿ってステータ１８の外側でステータ１８と対向するように設けられており、上述したコイル１８Ａが通電されてステータ１８の周囲に回転磁界が形成されると、当該回転磁界とロータマグネット１２Ａが形成する磁界との相互作用でシャフト１４周りの回転力がロータマグネット１２Ａに生じ、これにより、シャフト１４が回転する。

ばね３２は、外部接続コネクタ２４のばね収容孔２４Ｄと回路カバー２６のばね貫通孔２６Ｂとを介して、外部接続コネクタ２４の接地端子２４Ｂと導電性ケース２８とを電気的に接続する。

また、図２に示したように、本実施の形態では、センターピース１６の基板２２が固定された側の裏面に基板２２に実装された回路によって制御されるモータが設けられている。これにより、センターピース１６にモータ等の機器を実装した場合でも、導電性ケース２８及びばね３２を取り付けることにより、基板２２に実装された素子から発生する電磁波を遮蔽してＥＭＣを改善することができる。

図３は、本実施の形態に係る回路基板ユニットの外部接続コネクタ２４の接地端子２４Ｂと導電性ケース２８とがばね３２を介して導通している部分の拡大図である。外部接続コネクタ２４は、ファスナー２４Ｅにより、基板２２に取り付けられている。ファスナー２４Ｅは、ボルト又はリベット等である。

図３に示したように、導電性ケース２８及び外部接続コネクタ２４は、ボルト等のファスナーで緊結されていない。導電性ケース２８をボルト等で基板２２又は外部接続コネクタ２４に緊結すると、導電性ケース２８の荷重が基板２２又は外部接続コネクタ２４に作用し、基板２２又は外部接続コネクタ２４を損傷するおそれがある。本実施の形態では、柔軟なばね３２を介して外部接続コネクタ２４と導電性ケース２８を接続し、導電性ケース２８は、上述のようにセンターピース１６及びフォルダ３０に緊結されているので、導電性ケース２８の荷重は基板２２又は外部接続コネクタ２４に作用しない。また、導電性ケース２８に何らかの応力が作用した場合でも、ばね３２が当該応力を緩衝するので外部接続コネクタ２４及び基板２２への負荷を軽減できる。

図４は、本実施の形態に係る外部接続コネクタの一例を示す図である。外部接続コネクタ２４は、導電性ケース２８とセンターピース１６とで基盤２２を挟んだ場合に、樹脂製の絶縁部材２４Ｆの導電性ケース２８に相対する部分に、接地端子２４Ｂにまで達するばね収容孔２４Ｄが設けられている。ばね３２は、ばね収容孔２４Ｄに挿入されると、接地端子２４Ｂと電気的に接続されるようになっている。このばね収容孔２４Ｄにより、ばね３２の位置決めが正確に行えると共に、導電性ケース２８とセンターピース１６とで基板２２を挟んだ場合に、ばね３２を確実に導電性ケース２８に接触させることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、基板２２上の素子から発生する電磁波を導電性ケース２８で遮蔽し、電磁波の遮蔽によって導電性ケース２８に生じた電気エネルギーを、ばね３２及び接地端子２４Ｂを介して接地させている。基板２２上の素子から発生する電磁波を導電性ケース２８で遮蔽することにより、ＥＭＣを改善できる。また、電磁波の遮蔽によって導電性ケース２８に生じた電気エネルギーは接地端子２４Ｂを介して接地されるので、回路基板ユニット３４の設置個所が車両の接地電位の領域に限定されない。さらに、導電性ケース２８及び外部接続コネクタは、ばね３２で互いに支えられているので、導電性ケース２８の荷重及び導電性ケース２８にかけられた応力が、外部接続コネクタ２４及び基板２２に影響するリスクを軽減できるという効果を奏する。

１０・・・モータユニット、１２・・・ロータ、１２Ａ・・・ロータマグネット、１４・・・シャフト、１４Ａ・・・軸受け、１４Ｂ・・・支持部、１６・・・センターピース、１６Ａ・・・センターピース固定部、１８・・・ステータ、１８Ａ・・・コイル、２０・・・ヒートシンク、２０Ａ・・・冷却用突起、２２・・・基板、２４・・・外部接続コネクタ、２４Ａ，２４Ｂ・・・接地端子、２４Ｃ・・・電力供給端子、２４Ｄ・・・ばね収容孔、２４Ｅ・・・ファスナー、２４Ｆ・・・絶縁部材、２６・・・回路カバー、２６Ａ・・・回路カバー固定部、２６Ｂ・・・ばね貫通孔、２８・・・導電性ケース、２８Ａ・・・導電性ケース固定部、３０・・・フォルダ、３２・・・ばね、３４・・・回路基板ユニット

Claims (5)

1. 電磁波を発生する素子を備えた回路が実装された基板と、
   前記基板の前記素子が実装された側の面を覆う導体で形成された第１のケースと、
   一端が前記基板の接地電位の領域に電気的に接続されると共に他端に接地用の配線が電気的に接続された接地端子と、
   前記第１のケースと前記接地端子との間に圧縮された状態で配置され前記第１のケースと前記接地端子とを電気的に接続する導電性の弾性体と、
   を備えた回路基板ユニット。
2. 前記基板の前記素子が実装された側の面の裏面を覆う第２のケースをさらに備え、
   前記第１のケースは、前記基板の前記素子が実装された側の面を覆い、前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に前記基板が前記第２のケースに固定されると共に前記弾性体が前記第１のケースと前記接地端子とに接触する請求項１に記載の回路基板ユニット。
3. 前記接地端子は、前記基板の接地電位の領域に電気的に接続される一端及び前記接地用の配線が接続される他端を除く一部が絶縁体で覆われると共に、前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に該絶縁体の前記第１のケースと相対する部分に前記接地端子を露出させた穴部を有し、
   前記弾性体は、前記穴部に収まって前記接地端子と接触すると共に、前記弾性体が前記穴部に収まった状態で前記第１のケースと前記第２のケースとで前記基板を挟んだ場合に前記第１のケースと接触する請求項２に記載の回路基板ユニット。
4. 前記第２のケースは導体を絶縁体で被覆して形成されると共に、前記第１のケースと組み合わされた場合に該導体が前記第１のケースと電気的に接続する請求項２又は３に記載の回路基板ユニット。
5. 前記第２のケースの前記基板が固定された側の裏面に前記基板に実装された回路によって制御されるモータが設けられた請求項２〜４のいずれか１項に記載の回路基板ユニット。

Images