JP2016163412A

JP2016163412A - モータ駆動装置及びモータユニット

Info

Publication number: JP2016163412A
Application number: JP2015039460A
Authority: JP
Inventors: 龍輔中村; Ryusuke Nakamura
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】回路基板に取付けられた回路素子の放熱性を向上させる。【解決手段】モータ駆動装置３４は、第１接合部８４及び第２接合部８６を有する回路基板１８を備えている。また、モータ駆動装置３４は、第１接合部８４及び第２接合部８６にハンダ付けで接合され、モータに電力を供給するためのＦＥＴ４１を備えている。さらに、モータ駆動装置３４は、回路基板１８においてＦＥＴ４１が取付けられた面とは反対側に配置され、かつ回路基板１８におけるＦＥＴ４１と対向する部位に取付けられたヒートシンク２０を備えている。また、モータ駆動装置３４は、第１接合部８４及び第２接合部８６を囲むように配置された状態で回路基板１８に固定され、ＦＥＴ４１の熱をヒートシンク２０へ伝達する複数のスルーホール９２を備えている。【選択図】図６

Description

本発明は、モータ駆動装置及びモータユニットに関する。

下記特許文献１には、キャパシタ機能部を囲むように配置されたダミービア導体を回路基板（配線基板）に設けることにより、キャパシタ機能部で発生した熱をダミービア導体を介して放熱することが可能とされた回路装置が開示されている。

特開２００７−９６２５８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された回路装置では、ダミービア導体の長手方向の端部側に樹脂絶縁層が存在しているため、キャパシタ機能部等の回路構成部品（回路素子）の放熱性を向上させるという点で改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、回路基板に取付けられた回路素子の放熱性を向上させることができるモータ駆動装置及びモータユニットを得ることが目的である。

請求項１記載のモータ駆動装置は、複数の回路素子接合部を有する回路基板と、前記複数の回路素子接合部にハンダ付けで接合され、モータに電力を供給するための回路素子と、前記回路基板において前記回路素子の取付面とは反対側に配置され、かつ前記回路基板における前記回路素子と対向する部位に取付けられた放熱部材と、各々筒状に形成されていると共に前記回路素子接合部を囲むように配置された状態で前記回路基板に固定され、前記回路素子の熱を前記放熱部材へ伝達する複数の放熱用筒状部材と、を備えている。

請求項１記載の本発明では、回路素子を介してモータに通電がなされることで当該モータが回転する。ここで、回路素子に通電がなされると、回路素子が発熱すると共に当該回路素子の熱が回路素子接合部に伝達される。また、回路素子及び回路素子接合部の熱は、回路基板に固定された複数の放熱用筒状部材を介して放熱部材に伝達される。そして、放熱部材に伝達された熱が放熱されることで、回路素子の熱が放熱される。すなわち、本発明では、回路基板の一方側に取付けられた回路素子の熱を回路基板の他方側に配置された放熱部材に複数の放熱用筒状部材を介して放熱することができる。これにより、回路素子の放熱性を向上させることができる。

請求項２記載のモータ駆動装置は、請求項１記載のモータ駆動装置において、前記複数の放熱用筒状部材が、前記回路素子接合部の外周部に沿って配列されている。

請求項２記載の本発明では、複数の放熱用筒状部材を回路素子接合部の外周部に沿って配列されていることにより、回路素子の熱を回路素子接合部を介して放熱用筒状部材により伝達させ易くすることができる。これにより、回路素子の放熱性をより一層向上させることができる。

請求項３記載のモータユニットは、通電されることによって出力軸をその軸線回りに回転させるモータと、前記モータへの通電を制御することによって前記出力軸の回転を制御する請求項１又は請求項２記載のモータ駆動装置と、を備えている。

請求項３記載の本発明では、モータ駆動装置の加熱によってモータユニットに不具合が生じることを抑制することができる。

本実施形態の車両用モータユニットを分解して示す分解斜視図である。回路基板をＦＥＴ等の回路素子が取付けられた側から見た平面図である。回路基板をヒートシンクが取付けられた側から見た底面図である。回路基板単体を示す平面図である。回路基板のＦＥＴ取付部を拡大して示す平面図である。図２に示された６−６線に沿って切断した回路基板等の断面を示す拡大断面図である。変形例に係るＦＥＴ取付部を拡大して示す図５に対応する平面図である。

次に、図１〜図６を用いて本発明の実施形態に係る車両用モータユニットについて説明する。

図１に示されるように、本実施形態のモータユニットとしての車両用モータユニット１０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。具体的には、車両用モータユニット１０は、出力軸１４をその軸線回りに回転させるモータ１２と、モータ１２の出力軸１４の回転を制御するためのモータ駆動装置３４と、を備えている。

（モータ１２）
モータ１２は、出力軸１４、ロータ２２及びステータ２４を主要な要素として構成されている。

出力軸１４は、円柱状の鋼材に浸炭処理等の表面処理が施されることにより構成されており、図示しないベアリングによって回転自在に軸支されている。

また、ロータ２２は、一端が開放された有底円筒状に形成されており、円盤状の底壁２２Ａと、底壁２２Ａの外周端からロータ２２の一端側へ屈曲して延びる周壁２２Ｂと、を備えている。さらに、底壁２２Ａの中心部には、出力軸１４が挿入される挿入孔２２Ｃが設けられており、この挿入孔２２Ｃに出力軸１４が圧入されることによってロータ２２と出力軸１４とが一体回転可能となっている。また、周壁２２Ｂの内側には、図示しないロータマグネットが設けられている。

また、ステータ２４は、導電性の巻線２６が、環状に形成されたステータコア２８に巻回されることにより構成されている。また、ステータ２４はロータ２２の周壁２２Ｂの径方向内側に配置されており、このステータ２４が界磁する磁界を受けて、ロータ２２が出力軸１４と共に回転することが可能となっている。詳述すると、ステータ２４はステータコア２８を構成するコア部材３０に巻線２６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２４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動装置３４の制御により、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。また、ステータ２４は、上ケース３２を介して、モータ駆動装置３４に取り付けられている。

（モータ駆動装置３４）
図２及び図３に示されるように、モータ駆動装置３４は、回路基板１８と、モータに電力を供給するための複数の回路素子１６と、回路素子１６の熱を放熱するための放熱部材としてのヒートシンク２０と、を含んで構成されている。

図４及び図６に示されるように、回路基板１８は、矩形板状に形成されており、また回路基板１８は、基板本体３３上に導電パターン部が形成されることによって構成されている。具体的には、図４に示されるように、回路基板１８の中央部分には、ステータ２４（図１参照）のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々に電力を供給する電力供給端子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ（図２参照）がハンダ付けで接合される電力供給端子接合部６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃが設けられている。また、回路基板１８の短手方向一方側の端部には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置が図示しないハーネス及びコネクタを介して接続されるコネクタ３８（図２参照）が取付けられるコネクタ取付部６８が設けられている。

さらに、回路基板１８の長手方向一方側の端部には、コンデンサ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ（図２参照）がハンダ付けで接合される第１コンデンサ接合部７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが回路基板１８の短手方向に沿って設けられている。また、回路基板１８には、ノイズ除去用のコイル４４（図２参照）がハンダ付けで接合されるコイル接合部７２が設けられている。さらに、回路基板１８には、大容量のコンデンサ４２（図２参照）がハンダ付けで接合される第２コンデンサ接合部７４が設けられている。また、回路基板１８には、インバータ回路を制御するためのマイコン４６（図２参照）がハンダ付けで接合されるマイコン接合部７６が設けられている。

また、回路基板１８には、ＦＥＴ４１（４１Ａ〜４１Ｆ）（図２参照）がハンダ付けで接合される回路素子接合部としてのＦＥＴ接合部７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅ、７８Ｆが設けられている。さらに、回路基板１８には、回路保護のための逆接防止ＦＥＴ４１（４１Ｇ）（図２参照）がハンダ付けで接合される回路素子接合部としてのＦＥＴ接合部７８Ｇが設けられている。

図５に示されるように、ＦＥＴ接合部７８（７８Ａ〜７８Ｇ）は、ＦＥＴ４１の本体部８０（図２参照）の回路基板１８側の面に設けられた図示しない裏面端子がハンダ付けで接合される第１接合部８４及び第２接合部８６と、ＦＥＴ４１の本体部８０から延出する２本の端子８２Ａ、８２Ｂ（図２参照）がハンダ付けで接合される端子接合部８８、９０と、を含んで構成されている。

第１接合部８４は、基板本体３３（図６参照）上に導電性の材料を用いて形成されおり、この第１接合部８４は、平面視で正方形状に形成されている。また、第２接合部８６は、第１接合部８４と同様に基板本体３３上に導電性の材料を用いて形成されおり、この第２接合部８６は、中心部に第１接合部８４が配置される矩形状の開口部８６Ａを有する枠状に形成されている。さらに、端子接合部８８、９０は、第１接合部８４及び第２接合部８６と同様に基板本体３３上に導電性の材料を用いて矩形状に形成されており、また端子接合部８８と端子接合部９０とは、第２接合部８６の一の辺に沿って間隔をあけて配置されている。

図６に示されるように、本実施形態では、基板本体３３に放熱用筒状部材としての複数のスルーホール９２が固定されている。このスルーホール９２は、導電性の材料を用いて筒状に形成されている。また、スルーホール９２の長さは、基板本体３３の長さに対応する長さに設定されている。そして、回路基板１８（基板本体３３）の一方側と他方側とがスルーホール９２を介して連通されるようになっている。

図５に示されるように、第２接合部８６の開口部８６Ａの内側に配置された複数のスルーホール９２は、第１接合部８４の外周部に沿って当該第１接合部８４を囲むように配置された状態で基板本体３３に固定されている。また、第２接合部８６の外周部に配置された複数のスルーホール９２は、当該第２接合部８６の外周部に沿って当該第２接合部８６を囲むように配置された状態で基板本体３３に固定されている。

図６に示されるように、ＦＥＴ４１の本体部８０の回路基板側の面に設けられた図示しない裏面端子及び２本の端子８８、９０が、第１接合部８４、第２接合部８６及び端子接合部８８、９０にそれぞれハンダ付けで接合された状態では、ＦＥＴ４１の本体部８０の回路基板側の面に設けられた図示しない裏面端子と回路基板１８に設けられた第１接合部８４及び第２接合部８６とが、ハンダ９８を介して複数のスルーホール９２の一方側の端部に電気的に接合されるようになっている。

また、ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇは、動作時の発熱が著しい。そこで、本実施形態では、図３及び図６に示されるように、ヒートシンク２０が、回路基板１８における動作時の発熱が著しい回路素子（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）が取付けられている箇所と板厚方向に対向する部位（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇが取付けられた面と反対側の面）に取付けられている。具体的には、ヒートシンク２０は、熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属製とされており、回路基板１８の板厚方向から見て略矩形板状に形成されている。また、ヒートシンク２０の短手方向の一端には、該ヒートシンク２０の長手方向に沿って複数の突起部５２が設けられている、この突起部５２は、回路基板１８と離間する方向に向けて突出する円柱状に形成されている。この複数の突起部５２を有することによって、ヒートシンク２０の表面積が大きくなり、ヒートシンク２０の放熱性能が向上されている。また、ヒートシンク２０の突起部５２は、上ケース３２（図１参照）と下ケース４８（図１参照）との間から露出されるようになっている。

また、本実施形態では、ヒートシンク２０と回路基板１８との間には、ゲル状かつ熱伝導性を有する図示しない放熱材が介装されている。これにより、ヒートシンク２０と複数のスルーホール９２の他方側の端部とが放熱材を介して接するようなっている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両用モータユニット１０は、モータ１２の出力軸１４の回転がモータ駆動装置３４によって制御される。これにより、モータ１２の出力軸１４に固定された図示しないファンの回転が制御される。

ここで、図２〜図６に示されるように、本実施形態では、モータ駆動装置３４の一部を構成する回路素子１６に通電がなされると、回路素子１６が発熱する。特に、ＦＥＴ４１（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）の発熱が著しい。このＦＥＴ４１の熱及びＦＥＴ４１から第１接合部８４及び第２接合部８６に伝達された熱は、回路基板１８に固定された複数のスルーホール９２を介してヒートシンク２０に伝達される。そして、ヒートシンク２０に伝達された熱が大気に放熱されることで、ＦＥＴ４１の熱が放熱される。すなわち、本実施形態では、回路基板１８の一方側に取付けられたＦＥＴ４１の熱を回路基板１８の他方側に配置されたヒートシンク２０に複数のスルーホール９２を介して放熱することができる。これにより、ＦＥＴ４１の放熱性を向上させることができる。

また、本実施形態では、複数のスルーホール９２を第１接合部８４及び第２接合部８６の外周部に沿って配列させることにより、ＦＥＴ４１の本体部８０の回路基板１８側の面に設けられた図示しない裏面端子と回路基板１８に設けられた第１接合部８４及び第２接合部８６とを、ハンダを介してより接合させ易くすることができる。これにより、ＦＥＴ４１の熱を第１接合部８４及び第２接合部８６を介してスルーホール９２により伝達させ易くすることができる。その結果、ＦＥＴ４１の放熱性をより一層向上させることができる。

また、本実施形態では、上記モータ駆動装置３４を用いて車両用モータユニット１０を構成することにより、モータ駆動装置３４の加熱によって車両用モータユニット１０に不具合が生じることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、複数のスルーホール９２を第１接合部８４及び第２接合部８６の外周部に沿って配列させた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。複数のスルーホール９２を第１接合部８４及び第２接合部８６の外周部に沿って配列させるか否かについては、ハンダの使用量等を考慮して適宜設定すればよい。

また、本実施形態では、正方形状に形成された第１接合部８４及び枠状に形成された第２接合部８６にＦＥＴ４１を接合した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示されるように、第１接合部８４及び第２接合部８６に代えて、円形状の第１接合部９４及び環状の第２接合部９６を設けた構成としてもよい。この場合、上記実施形態と同様のＦＥＴ４１の放熱性を確保するために、第２接合部９６の開口部９６Ａの内側に配置された複数のスルーホール９２を、第１接合部９４の外周部に沿って環状に配列させ、また第２接合部９６の外周部に配置された複数のスルーホール９２を、当該第２接合部９６の外周部に沿って環状に配列させればよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０・・・車両用モータユニット（モータユニット），１２・・・モータ，１４・・・出力軸，１６・・・回路素子，１８・・・回路基板，２０・・・ヒートシンク（放熱部材），３４・・・モータ駆動装置，４０Ａ・・・コンデンサ（回路素子），４１・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ａ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｂ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｃ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｄ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｅ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｆ・・・ＦＥＴ（回路素子），４１Ｇ・・・逆接防止ＦＥＴ（回路素子），４２・・・コンデンサ（回路素子），４４・・・コイル（回路素子），４６・・・マイコン（回路素子），８４・・・第１接合部（回路素子接合部），８６・・・第２接合部（回路素子接合部），８８・・・端子接合部（回路素子接合部），９０・・・端子接合部（回路素子接合部），９２・・・スルーホール（放熱用筒状部材），９４・・・第１接合部（回路素子接合部），９６・・・第２接合部（回路素子接合部）

Claims

複数の回路素子接合部を有する回路基板と、
前記複数の回路素子接合部にハンダ付けで接合され、モータに電力を供給するための回路素子と、
前記回路基板において前記回路素子の取付面とは反対側に配置され、かつ前記回路基板における前記回路素子と対向する部位に取付けられた放熱部材と、
各々筒状に形成されていると共に前記回路素子接合部を囲むように配置された状態で前記回路基板に固定され、前記回路素子の熱を前記放熱部材へ伝達する複数の放熱用筒状部材と、
を備えたモータ駆動装置。
前記複数の放熱用筒状部材が、前記回路素子接合部の外周部に沿って配列されている請求項１記載のモータ駆動装置。
通電されることによって出力軸をその軸線回りに回転させるモータと、
前記モータへの通電を制御することによって前記出力軸の回転を制御する請求項１又は請求項２記載のモータ駆動装置と、
を備えたモータユニット。