JP3509288B2 - ブラシレスdcモータ - Google Patents

ブラシレスdcモータ

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JP3509288B2
JP3509288B2 JP12590195A JP12590195A JP3509288B2 JP 3509288 B2 JP3509288 B2 JP 3509288B2 JP 12590195 A JP12590195 A JP 12590195A JP 12590195 A JP12590195 A JP 12590195A JP 3509288 B2 JP3509288 B2 JP 3509288B2
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俊明 村上
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日本電産シバウラ株式会社
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はブラシレスDCモータに
使用されている半導体素子の放熱に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、モールドモータにモータ制御用回
路を内蔵した回転数の制御可能なブラシレスDCモータ
の需要が多くなってきている。 【0003】このブラシレスDCモータは磁気センサー
等で、このモータの回転子の回転数検出、及び、回転維
持のための回転位置を検出し、パワーIC、モータドラ
イブICなどの半導体素子が装着されているモータ制御
用回路にこの信号を送り、この信号とセットからの信号
によりモータの回転数の制御や、所定のコイルへ通電を
おこない位相の切替えなどの制御をしている。 【0004】従来のブラシレスDCモータの構造を図1
2の縦断面図を用いて説明する。この図において、固定
子鉄芯3は表面をプレモールド等で絶縁した後に巻線4
が施されている。この固定子鉄芯3にPC板5bが配設
され、このPC板5bには、スイッチング作用をおこな
うパワーICと、制御作用をおこなうモータドライブI
Cなどが装着されている。この2個のIC素子は1個の
モジュールにパッケージされているものもある。このP
C板5bと巻線4された固定子鉄芯3とをプリミックス
6で一体にモールドをおこない固定子13が形成されて
いる。また、回転子7の外周には、永久磁石8が接着等
で固定されている。固定子13と固定子13内に配置し
ている回転子7とブラケット9及び軸受け10a、10
bなどでブラシレスDCモータ1bが構成されている。 【0005】このモータ1bの回転数の制御はホールI
Cなどの磁気センサー14で回転子7の回転数を検出
し、PC板5b上にあるモータ制御回路に信号を送り、
この信号とセットからの信号とでモータ1bの回転数と
位相の切替えなどを制御している。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ブラシレスDCモータ
は全体をプリミックスでモールドしており、このモータ
にはパワーIC、パワートランジスター、モータドライ
ブICなどの発熱の大きなIC素子を使用している。こ
れらのIC素子は表面積が小さく局部的に温度が上昇す
る。この温度上昇により、この素子の性能が低下した
り、破壊したりする恐れがある。そのため、大きな出力
UPができずモータ出力特性の制約となり、IC回路内
臓タイプの高出力化モータの設計が難しかった。 【0007】次に、従来の問題点の説明を図8〜図12
に基づき簡単に説明する。ブラシレスDCモータ1bの
回転数を制御することによりモータドライブICなどの
IC素子11を含むモータ制御用回路素子に電流が流れ
これらの素子が発熱する。 【0008】発熱の対策として図8〜図11の形状をし
たヒートシンク(放熱板)2b、2cをIC素子11の
上部に取り付けるなどの対策をおこなっていた。図8、
図9はヒートシンク2bを接着剤17で固定したPC板
5bの斜視図及び側面図の1例である。また、図10、
図11はヒートシンク2cを半田12で固定したPC板
5cの斜視図及び側面図の1例である。 【0009】しかし、これらの方法ではIC素子11の
表面からの熱放散だけであり、裏面はPC板5b、5c
に接触しているため熱放散の効果が低いという問題があ
った。さらに、ヒートシンク2b、2cは接着や半田付
けなどで固定しているために、取付に作業時間がかかっ
たり、また、IC素子11から外れるなどの工程上や信
頼性で問題があった。 【0010】本発明はこの様な事情を鑑みてなされたも
のであり、PC板のIC素子装着部に孔を明け、また、
ヒートシンクの形状を略コの字形に変えてIC素子の表
面と裏面の両面からヒートシンクを挟み込むことが出来
るようにすることにより、IC素子から発生する熱を放
散する効果を高めた高出力のブラシレスDCモータを提
供することを課題としている。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明のブラシレスDC
モータは、巻線された固定子鉄心と前記固定子鉄心に配
設されたPC板とがプリミックスで一体にモールドされ
た固定子と、前記固定子内に配設される回転子と、軸受
けを介して回転自在に前記回転子を支持するブラケット
などを備えたブラシレスDCモータにおいて、前記PC
板にモータ制御用回路素子より小さい孔を設け、前記P
C板に形成した孔に前記モータ制御用回路素子の裏面が
くるように配設し、略コの字形をした金属製で板状のヒ
ートシンクにより前記モータ制御用回路素子の表裏両面
を挟持したことによりIC素子などの半導体素子から出
る熱をこの板材を通して熱放散させる効果を高めること
ができるので問題を解決している。 【0012】 【作用】PC板に装着されたIC素子は、金属板ででき
たバネ性の略コの字形をしたヒートシンクでサンドイッ
チ状に挟持される。この挟持によりヒートシンクはIC
素子の表面、及び裏面に密着し、また、PC板の孔に嵌
まり込むために、抜けなくなる。 【0013】このPC板と巻線された固定子鉄心はプリ
ミックスで一体にモールドされ、固定子が形成される。
この固定子を用いて組立てられたブラシレスDCモータ
に通電をすることにより、磁界が発生し回転子が回転す
る。その回転数をホールICなどの磁気センサーで検知
してPC板に装着されているモータ制御用回路素子に信
号を伝達し、この信号とセットからの信号により回転数
の制御と位相の切替えがおこなわれる。この働きにより
IC素子等の制御回路素子に電流が流れ発熱する。IC
素子で発生した熱がこの素子に接触しているヒートシン
クに伝導され、さらに、ヒートシンクよりプリミックス
に熱が伝導されて空気中に放散される。 【0014】 【実施例】本発明を図面に示された一実施例に基づいて
説明すると、図1は本発明の一実施例によるブラシレス
DCモータの縦断面図であり、図2は本発明の一実施例
によるPC板、IC素子及びヒートシンクの斜視図であ
り、図3は本発明の一実施例によるヒートシンクの斜視
図であり、図4はPC板にIC素子を装着した斜視図で
あり、図5は本発明の一実施例によるIC素子をヒート
シンクで挟持したPC板の斜視図であり、図6は本発明
の一実施例によるIC素子をヒートシンクで挟持したP
C板の部分縦断面図であり、図7は本発明の一実施例に
よるIC素子をヒートシンクで挟持する前のPC板の部
分縦断面図である。 【0015】図1において、固定子鉄芯3の表面をプレ
モールド等で絶縁した後に巻線4が施されている。この
固定子鉄芯3の上面か下面にPC板5aが配設される。
これらの巻線4された固定子鉄芯3とPC板5aをプリ
ミックス6で一体にモールドし、固定子13が形成され
る。また、回転子7の外周には永久磁石8が接着等で固
定されている。固定子13と固定子13内に配置した回
転子7とブラケット9及び軸受け10a、10bなどに
よりブラシレスDCモータ1aが構成されている。 【0016】図2〜図5において、PC板5aには孔1
5が形成されている。パワーIC、パワートランジス
タ、モータドライブICなどのIC素子11の裏面がP
C板5aの孔15にくるように装着され、さらに、この
PC板5aに他の制御用回路素子やコンデンサー、抵抗
などを装着後半田付けされている。その後に、略コの字
形をしたヒートシンク2aをPC板5aの側面より挿入
し、IC素子11の表面と裏面をサンドイッチ状に挟持
する。なお、このヒートシンク2aはバネ性の材料を使
用することにより、IC素子11の表裏面を挟持し、か
つ、孔15からの抜け止めもかねている。 【0017】この様な構成において、このブラシレスD
Cモータ1aに通電をおこなうことにより磁界が発生
し、その電磁力で回転子7が回転をする。ホールICな
どの磁気センサー14がその回転数を検知しPC板5a
に装着されているモータ制御用回路素子に信号を伝達す
る。この信号とセットからの信号により回転数の制御を
おこなう。このモータ制御の働きによりIC素子11等
の制御回路素子に電流が流れ発熱をする。ある温度以上
に発熱すると、モータ制御用回路の性能や信頼性が低下
したり、半導体素子の破壊などが発生する。 【0018】そこで、この熱放散の方法として本発明
は、IC素子などを略コの字形をした金属製のヒートシ
ンクでIC素子などの表面と裏面より挟持することによ
り、IC素子などで発生した熱がヒートシンクに伝わ
り、さらに、プリミックスに伝わり熱が空中に放散され
る。 【0019】図3はヒートシンクの一例であり、このよ
うな、バネ性のあるヒートシンク2aが図6のようにパ
ワーIC、パワートランジスター、モータドライブIC
などのIC素子11を挟持している。これにより、IC
素子11で発生した熱がこの素子11に接触しているヒ
ートシンク2aに表面と裏面より伝導され、さらに、そ
の熱がプリミックス6に伝わり空気中に放散される。本
発明のヒートシンク2aは、従来のヒートシンク2b、
2cと較べ表面積が大きく、また、IC素子11の表、
裏両面に接触しているため放熱効果が良く、IC素子1
1で発生した熱が、この素子11の表、裏両面よりヒー
トシンク2aに伝わり、さらに、その熱がプリミックス
に伝わる。また、このヒートシンク2aはコの字形をし
ているためあまりスペースをとらない。 【0020】このヒートシンク2aの形状は図3の様
に、両先端部を開きぎみに折曲がり、PC板5aに挿入
することが容易な形状にしている。また、挿入後ヒート
シンク2aの位置がばらつかぬよう、PC板5aの側面
か、または、孔15で位置が決まる様ようヒートシンク
2aの形状を決めればよい。そして、ヒートシンク2a
の寸法はPC板5aに配置してあるパターン16との沿
面距離を考慮にいれた設計をするのは言うまでもない。
なお、このヒートシンク2aに使用する板材の材質はバ
ネ鋼、ステンレス鋼、硬鋼、純アルミ、アルミ合金、あ
るいは、りん青銅、黄銅などの銅合金が考えられる。ま
た、アルミ合金を使用する場合は、引き抜き材を使用し
てもよい。 【0021】この様な、放熱性の良い形状のPC板5a
を発明することにより、IC回路内臓タイプの高出力化
モータの設計が出来るようになった。 【0022】 【発明の効果】以上の通り、本発明のブラシレスDCモ
ータは、パワーIC、パワートランジスター、モータド
ライブIC等のIC素子などの放熱効果を高めることに
より、この素子の温度上昇による性能の低下、及び、破
壊などを防止することができる。また、IC素子などの
温度上昇をディレーティングできるのでブラシレスDC
モータの信頼性が向上する。さらに、接着や半田付けな
どの工程が不要になり、安定したPC板が得られる。 【0023】この様に、放熱効率が高くなるため従来と
較べ温度上昇の制約に制限されることなく、IC回路内
臓タイプの高出力化ブラシレスDCモータを製造するこ
とが出来る。 【0024】
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例によるブラシレスDCモータ
の縦断面図である。 【図2】本発明の一実施例によるPC板、IC素子及び
ヒートシンクの斜視図である。 【図3】本発明の一実施例によるヒートシンクの斜視図
である。 【図4】PC板にIC素子を装着した斜視図である。 【図5】本発明の一実施例によるIC素子をヒートシン
クで挟持したPC板の斜視図である。 【図6】本発明の一実施例によるIC素子をヒートシン
クで挟持したPC板の部分縦断面図である。 【図7】本発明の一実施例によるIC素子をヒートシン
クで挟持する前のPC板の部分縦断面図である。 【図8】従来のIC素子にヒートシンクを接着で固定し
たPC板の斜視図である。 【図9】従来のIC素子にヒートシンクを接着で固定し
たPC板の側面図である。 【図10】従来のIC素子にヒートシンクを半田付けで
固定したPC板の斜視図である。 【図11】従来のIC素子にヒートシンクを半田付けで
固定したPC板の側面図である。 【図12】従来のブラシレスDCモータの縦断面図であ
る。 【符号の説明】 1a、1b ・・・・・・・・・ブラシレスDCモータ 2a、2b、2c ・・・ヒートシンク 3 ・・・・・・・・・・・・・・固定子鉄芯 4 ・・・・・・・・・・・・・・巻線 5a、5b、5c ・・・PC板 6 ・・・・・・・・・・・・・・プリミックス 7 ・・・・・・・・・・・・・・回転子 8 ・・・・・・・・・・・・・・永久磁石 9 ・・・・・・・・・・・・・・ブラケット 10a、10b ・・・・・軸受け 11 ・・・・・・・・・・・・・・IC素子 13 ・・・・・・・・・・・・・・固定子 14 ・・・・・・・・・・・・・・磁気センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 29/00 H02K 21/00 H02K 9/22

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】巻線された固定子鉄心と前記固定子鉄心に
    配設されたPC板とがプリミックスで一体にモールドさ
    れた固定子と、 前記固定子内に配設される回転子と、 軸受けを介して回転自在に前記回転子を支持するブラケ
    ットなどを備えたブラシレスDCモータにおいて、 前記PC板にモータ制御用回路素子より小さい孔を設
    け、 前記PC板に形成した孔に前記モータ制御用回路素子の
    裏面がくるように配設し、略コの字形をした金属製で板状のヒートシンクにより前
    記モータ制御用回路素子の表裏両面を 挟持したことを特
    徴とするブラシレスDCモータ。
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JP6783669B2 (ja) * 2017-01-11 2020-11-11 日本電産サンキョー株式会社 モータ
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