JP5131304B2 - Motor, ventilation fan, heat exchange unit - Google Patents

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Description

本発明は、駆動回路基板を内蔵したモータ及びそのモータで駆動されるファンを有する機器に関するものである。   The present invention relates to a motor including a drive circuit board and a device having a fan driven by the motor.

近年環境意識の高まりから省エネモータであるブラシレス直流モータ(以下、BLDCMと記載する)の機器への適用が進んでいる。しかしながらBLDCMは、従来多くの機器で適用されてきた誘導電動機では不要であった電力変換回路となる駆動回路、インバータといった新たな電子回路を含む電子部品が必要となり、この電子回路や電子部品を内蔵したBLDCMとするために、駆動回路を実装した基板を内蔵可能なBLDCM用の筐体をモータに取り付けたり、駆動回路を含めて樹脂でモールドしてBLDCMの外枠としたりして製造されている。   In recent years, application of brushless DC motors (hereinafter referred to as BLDCM), which are energy-saving motors, to devices is progressing due to an increase in environmental awareness. However, BLDCM requires electronic components including a new electronic circuit such as a drive circuit and an inverter that are not necessary for induction motors that have been applied to many devices in the past, and this electronic circuit and electronic components are built-in. In order to obtain a BLDCM, a BLDCM housing that can incorporate a substrate on which a drive circuit is mounted is attached to a motor, or is molded with resin including the drive circuit to form an outer frame of the BLDCM. .

そして、従来、スイッチング部がスイッチング素子及びスイッチング時の貫通電流を防止するフライホイルダイオード(以下、FRDと記載する)としてシリコン(Si)半導体を使用したPN接合ダイオードやSi半導体を使用したショットキーバリアダイオード(以下SBDと記載する)から構成されたインバータを挿入実装した基板を内蔵したBLDCMが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このようにインバータをモータの外部に別途設ける構成ではなく、ケース内に内蔵する構成のBLDCMでは、モータのシャフトの軸受けとなるベアリングに電食現象が生じることが問題になっている。
Conventionally, the switching unit is a switching element and a PN junction diode using a silicon (Si) semiconductor or a Schottky barrier using a Si semiconductor as a flywheel diode (hereinafter referred to as FRD) that prevents a through current during switching. A BLDCM including a substrate on which an inverter composed of a diode (hereinafter referred to as SBD) is inserted and mounted is known (see, for example, Patent Document 1).
Thus, in the BLDCM having a configuration in which the inverter is not separately provided outside the motor but built in the case, there is a problem that an electrolytic corrosion phenomenon occurs in a bearing serving as a bearing of the motor shaft.

そこで、ベアリングの電食現象を抑制するためにモータフレームに導電性の塗料を塗布するといった特殊な構造についても開示されている(例えば特許文献2参照)。   Therefore, a special structure in which a conductive paint is applied to the motor frame in order to suppress the electrolytic corrosion phenomenon of the bearing is also disclosed (see, for example, Patent Document 2).

特開2002−223581号(0012欄、0047欄、0103欄及び図30参照)JP 2002-223581 (see columns 0012, 0047, 0103 and FIG. 30) 特開2009−118628号(請求項1、図1参照)JP 2009-118628 A (refer to claim 1, FIG. 1)

従来の構成では、インバータを備えた基板がモータに内蔵されているのでインバータとベアリングが近接して配置しており、インバータから生じる電磁場によってベアリングの内外輪間に電圧を誘起され、電圧レベルがベアリングの耐電圧を超えた場合、内外輪とベアリング内部のボール間に放電が発生してベアリングを損傷する電食現象が発生するという課題があった。また、Si−SBDでは電圧耐性が小さくスイッチング時の逆電圧により破損し易いという問題もあった。   In the conventional configuration, since the inverter-equipped board is built in the motor, the inverter and the bearing are placed close to each other, and a voltage is induced between the inner and outer rings of the bearing by the electromagnetic field generated from the inverter, and the voltage level is the bearing. When the withstand voltage is exceeded, there has been a problem that an electric corrosion phenomenon occurs in which a discharge occurs between the inner and outer rings and the ball inside the bearing to damage the bearing. In addition, Si-SBD has a problem that it has a low voltage tolerance and is easily damaged by a reverse voltage during switching.

また、モータ内部に導電層を設ける構造とするとモータの材料費や加工費が上がるといった課題があった。またモータフレーム表面に導電層を設ける構成はロータの両側に設けられた2つのベアリング間の電位抑制には効果があるが、ベアリング単独の誘起電圧に対しては全く効果がなかった。   In addition, when a structure in which a conductive layer is provided inside the motor, there is a problem that the material cost and processing cost of the motor increase. The configuration in which the conductive layer is provided on the surface of the motor frame is effective in suppressing the potential between the two bearings provided on both sides of the rotor, but has no effect on the induced voltage of the bearing alone.

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、インバータの逆電流する防止するダイオードにワイドバンドギャップ半導体を使用しインバータのスイッチング時に発生するサージ電流を低減し、インバータから発生する電磁場によって生じるベアリングの電食現象を抑制した信頼性の高いモータとこのモータで駆動されるファンを有する信頼性の高い熱交換ユニット、換気扇を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. An electromagnetic field generated from an inverter is reduced by using a wide band gap semiconductor as a diode for preventing reverse current of the inverter to reduce a surge current generated when switching the inverter. An object of the present invention is to provide a highly reliable heat exchange unit and a ventilation fan having a highly reliable motor that suppresses the electric corrosion phenomenon of the bearing caused by the motor and a fan driven by the motor.

従来の課題を解決するために、本発明のモータは、環状に配置され、鉄心に絶縁部材が取り付けられてコイルが巻き回されるステータと、シャフトを有し、前記ステータの内周に設けられて回転するロータと、スイッチング素子とスイッチング時の逆電流を防止するワイドバンドギャップ半導体によるショットキーバリアダイオードを有するインバータが実装されて前記コイルに供給する交流電流を生成する基板と、前記シャフトを支持する第1のベアリングと前記第1のベアリングよりも前記基板に近い位置に設けられて前記シャフトを支持する第2のベアリングと、を備え、前記基板は前記シャフトの回転軸方向に対して略垂直に設けられ、前記インバータは前記第2のベアリングと対向する面と反対側の前記基板の面に実装され、前記基板は前記固定子を固着する樹脂でモールドされていることを特徴とするモータ。 In order to solve the conventional problems, the motor of the present invention is arranged in an annular shape, has a stator around which an insulating member is attached to an iron core and a coil is wound, and a shaft, and is provided on the inner periphery of the stator. A rotor that rotates in rotation, a switching element and an inverter having a Schottky barrier diode made of a wide band gap semiconductor that prevents reverse current during switching, and a substrate that generates an alternating current supplied to the coil and supports the shaft And a second bearing that is provided closer to the substrate than the first bearing and supports the shaft, and the substrate is substantially perpendicular to the rotation axis direction of the shaft. And the inverter is mounted on the surface of the substrate opposite to the surface facing the second bearing, Motor plate, characterized in that it is molded with a resin for fixing the stator.

本発明のモータは、ワイドバンドギャップ半導体によるショットキーバリアダイオードでスイッチング時の逆電流を防止しているので、スイッチング時のサージ電流を低減してベアリングに生じる電食現象を抑制することができる。   In the motor of the present invention, since a reverse current at the time of switching is prevented by a Schottky barrier diode made of a wide band gap semiconductor, it is possible to reduce the surge current at the time of switching and suppress the electrolytic corrosion phenomenon that occurs in the bearing.

本発明の実施の形態1のモータの駆動回路の回路図。1 is a circuit diagram of a motor drive circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1のモータの断面図。Sectional drawing of the motor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1のモータのベアリングの断面図。Sectional drawing of the bearing of the motor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1のインバータ主回路のサージ電流-時間のグラフ。The graph of the surge current-time of the inverter main circuit of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の別のモータの断面図。Sectional drawing of another motor of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の換気扇の断面図。Sectional drawing of the ventilation fan of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の空気調和装置の構成図。The block diagram of the air conditioning apparatus of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の室外熱交換ユニットの上面図。The top view of the outdoor heat exchange unit of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の室内熱交換ユニットの斜視図。The perspective view of the indoor heat exchange unit of Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1のモータに内蔵されたモータ内蔵駆動回路1の回路図である。モータの外部に設けられた商用交流電源2から交流の電力がモータ内蔵駆動回路1に供給される。商用交流電源2から供給される交流電圧は整流回路3で直流電圧に変換される。整流回路3で変換された直流電圧はインバータ主回路4で可変周波数の交流電圧に変換されてBLDCM5に印加される。BLDCM5はインバータ主回路4から供給される可変周波数の交流電力により駆動される。尚、整流回路3には商用交流電源2から印加される電圧を昇圧するチョッパー回路や整流した直流電圧を平滑にする平滑コンデンサなどを有する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor built-in drive circuit 1 built in the motor according to the first embodiment of the present invention. AC power is supplied to the motor built-in drive circuit 1 from a commercial AC power source 2 provided outside the motor. The AC voltage supplied from the commercial AC power supply 2 is converted into a DC voltage by the rectifier circuit 3. The DC voltage converted by the rectifier circuit 3 is converted to an AC voltage having a variable frequency by the inverter main circuit 4 and applied to the BLDCM 5. The BLDCM 5 is driven by variable frequency AC power supplied from the inverter main circuit 4. The rectifier circuit 3 includes a chopper circuit that boosts the voltage applied from the commercial AC power supply 2 and a smoothing capacitor that smoothes the rectified DC voltage.

インバータ主回路4は3相ブリッジのインバータ回路であり、インバータ主回路4のスイッチング部はインバータ主素子となる6つのIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)6a〜6fと6つのフライホイルダイオード(FRD)としてシリコンカーバイド(SiC)を用いたショットキーバリアダイオード(SiC−SBD)7a〜7fを備えている。FRDであるSiC−SBD7a〜7fはIGBT6a〜6fが電流をONからOFFする時に生じる逆起電力を抑制する逆電流防止手段である。
尚、本実施の形態1ではIGBT6a〜6fとSiC−SBD7a〜7fは同一リードフレーム上に各チップが実装されエポキシ樹脂でモールドされてパッケージされたICモジュールとする。IGBT6a〜6fはシリコンを用いたIGBT(Si−IGBT)に代えてSiC、GaNを用いたIGBTとしてもよく、またIGBTに代えてSiもしくはSiC、GaNを用いたMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)などの他のスイッチング素子を使用してもよい。
The inverter main circuit 4 is a three-phase bridge inverter circuit, and the switching part of the inverter main circuit 4 is composed of six IGBTs (insulated gate bipolar transistors) 6a to 6f serving as inverter main elements and six flywheel diodes (FRD). Schottky barrier diodes (SiC-SBD) 7a to 7f using carbide (SiC) are provided. The SiC-SBDs 7a to 7f, which are FRDs, are reverse current prevention means for suppressing the counter electromotive force generated when the IGBTs 6a to 6f turn the current from ON to OFF.
In the first embodiment, the IGBTs 6a to 6f and the SiC-SBDs 7a to 7f are IC modules in which each chip is mounted on the same lead frame and molded with epoxy resin and packaged. The IGBTs 6a to 6f may be IGBTs using SiC or GaN instead of IGBTs using silicon (Si-IGBT), and MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-) using Si, SiC, or GaN instead of IGBTs. Other switching elements such as Effect Transistor may be used.

整流回路3とインバータ主回路4の間には直列に接続された2つの分圧抵抗8a、8bが設けられており、この分圧抵抗8a、8bによる分圧回路にて高圧直流電圧を低圧化した電気信号をサンプリングし保持する直流電圧検出部8が設けられている。
また、BLDCM5はロータとステータを備えており、インバータ主回路4から供給される交流電力によりロータが回転する。そのロータに近傍にはそのロータの回転角度や位置を検出するロータ一検出手段として磁極位置検知センサ9が設けられており、その磁極位置検知センサ9からの電気信号を処理してロータの位置情報に変換するロータ位置検出部10が設けられている。
ロータ位置検出部10が検出するロータの位置情報は出力電圧演算部11に出力される。この出力電圧演算部11はモータ内蔵駆動回路1の外部から与えられる目標回転数Nの指令若しく装置の運転条件の情報とロータの位置情報に基づいてBLDCM5に加えられるべき最適なインバータ主回路4の出力電圧を演算する。出力電圧演算部11はその演算した出力電圧をPWM(Pulse Width Modulation)信号生成部12に出力する。
PWM信号生成部12は出力電圧演算部11から与えられた出力電圧となるようなPWM信号をインバータ主回路4のそれぞれのIGBT6a〜6fを駆動する主素子駆動回路4aに出力し、インバータ主回路4のIGBT6a〜6fはそれぞれ主素子駆動回路4aによってスイッチングされる。
Two voltage-dividing resistors 8a and 8b connected in series are provided between the rectifier circuit 3 and the inverter main circuit 4, and the high-voltage DC voltage is reduced by the voltage-dividing circuit using the voltage-dividing resistors 8a and 8b. A DC voltage detector 8 is provided for sampling and holding the electrical signal.
The BLDCM 5 includes a rotor and a stator, and the rotor is rotated by AC power supplied from the inverter main circuit 4. In the vicinity of the rotor, a magnetic pole position detection sensor 9 is provided as a rotor detection means for detecting the rotation angle and position of the rotor, and an electrical signal from the magnetic pole position detection sensor 9 is processed to obtain rotor position information. A rotor position detecting unit 10 for converting to the above is provided.
The rotor position information detected by the rotor position detector 10 is output to the output voltage calculator 11. This output voltage calculation unit 11 is an optimum inverter main circuit 4 to be added to the BLDCM 5 based on the command of the target rotational speed N given from the outside of the motor built-in drive circuit 1 or information on the operating conditions of the device and the rotor position information. The output voltage is calculated. The output voltage calculation unit 11 outputs the calculated output voltage to a PWM (Pulse Width Modulation) signal generation unit 12.
The PWM signal generation unit 12 outputs a PWM signal having the output voltage given from the output voltage calculation unit 11 to the main element drive circuit 4a that drives each of the IGBTs 6a to 6f of the inverter main circuit 4, and the inverter main circuit 4 Each of the IGBTs 6a to 6f is switched by the main element drive circuit 4a.

尚、本実施の形態1ではインバータ主回路4を3相ブリッジとしているが単相など他のインバータ回路でもよい。   In the first embodiment, the inverter main circuit 4 is a three-phase bridge, but another inverter circuit such as a single phase may be used.

ここでワイドバンドギャップ半導体について説明する。ワイドバンドギャップ半導体はSiよりもバンドギャップが大きい半導体の総称であって、SiC−SBD7a〜7fに使用しているSiCはワイドバンドギャップ半導体の一つであり、その他には窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドなどがある。さらにワイドバンドギャップ半導体、特にSiCはSiに比べて耐熱温度や絶縁破壊強度や熱伝導率が大きい。尚、本実施の形態1ではSiCをインバータ回路のFRDに用いる構成としているが、SiCに代えてその他のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。   Here, the wide band gap semiconductor will be described. A wide band gap semiconductor is a generic term for semiconductors having a larger band gap than Si, and SiC used in the SiC-SBDs 7a to 7f is one of the wide band gap semiconductors, in addition to gallium nitride (GaN), There are diamonds. Furthermore, wide band gap semiconductors, particularly SiC, have higher heat resistance temperature, dielectric breakdown strength, and thermal conductivity than Si. In the first embodiment, SiC is used for the FRD of the inverter circuit, but other wide band gap semiconductors may be used instead of SiC.

図2は本実施の形態1のモータの断面図であり、図2を用いてモータの構成について説明する。モータは、環状に配置したステータ13と、このステータ13の内部に挿入されるロータ14とを備えている。ステータ13は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成される鉄心15と、ロータ14の回転軸方向の鉄心15の両端面にそれぞれ設けられた絶縁部材16a、16bと、この絶縁部材16a、16bが施されたスロット内に巻き回されたコイル17とを備えている。ロータ14にはその中心軸に一致するようにシャフト18が挿通して固定されて取り付けられており、ロータ14の回転軸とシャフト18の回転軸は一致している。   FIG. 2 is a sectional view of the motor according to the first embodiment, and the configuration of the motor will be described with reference to FIG. The motor includes a stator 13 arranged in an annular shape and a rotor 14 inserted into the stator 13. The stator 13 includes an iron core 15 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, insulating members 16a and 16b provided on both end surfaces of the iron core 15 in the rotation axis direction of the rotor 14, and the insulating members 16a and 16b. And a coil 17 wound in a slot provided with. A shaft 18 is inserted and fixed to the rotor 14 so as to coincide with the central axis thereof, and the rotation axis of the rotor 14 and the rotation axis of the shaft 18 coincide with each other.

シャフト18のロータ14の前後それぞれにシャフト18の軸受となる2つのベアリング19a、19bが設けられている。ベアリング19aからシャフト18が突出しており、ロータ14を介してベアリング19aとは反対側にベアリング19bが設けられている。ベアリング19a、19bはそれぞれブラケット20a、20bに設けられた凹部に嵌め込まれて固定されている。ブラケット20aからブラケット20bに渡ってステータ13の径方向外側に熱硬化性の不飽和ポリエステル系の樹脂21が設けられており、樹脂21によりブラケット20aとブラケット20bとステータ13が一体的に固着して固定されている。   Two bearings 19 a and 19 b that serve as bearings for the shaft 18 are provided before and after the rotor 14 of the shaft 18. A shaft 18 protrudes from the bearing 19 a, and a bearing 19 b is provided on the opposite side of the bearing 19 a through the rotor 14. The bearings 19a and 19b are fitted and fixed in recesses provided in the brackets 20a and 20b, respectively. A thermosetting unsaturated polyester resin 21 is provided on the radially outer side of the stator 13 from the bracket 20a to the bracket 20b, and the bracket 21a, the bracket 20b, and the stator 13 are integrally fixed by the resin 21. It is fixed.

次に、図1を用いて説明したモータ内蔵駆動回路1を有するプリント基板であるモータ駆動回路基板22の配置と構成について説明する。モータ駆動回路基板22の形状は略リング形状でその中央に設けられた開口にシャフト18が挿通されている。
モータ駆動回路基板22は絶縁部材16aから延びた固定片もしくは樹脂21で固定されており、隙間を介してロータ14とステータ13と接触しないようにシャフト18の回転軸方向と略垂直になるように設けられている。モータ駆動回路基板22の配置場所はシャフト18の回転軸方向においてロータ14とベアリング19aの間に配置されている。つまり、モータ駆動回路基板22、特に基板の中でもインバータ主回路4を有するモジュールからの直線距離はベアリング19b、ブラケット20bよりもベアリング19a、ブラケット20aに近い位置に配置されている。尚、シャフト18の軸方向においてロータ14とベアリング19bの間に配置する構成としてもよい。
モータ駆動回路基板22とステータ13のコイル17は端子ピン(図示せず)で電気的に接続されており、インバータ主回路4で生成された可変周波数の交流電力がステータ13に供給されてコイル17が磁界を発生させてロータ14が回転する。
Next, the arrangement and configuration of the motor drive circuit board 22 which is a printed board having the motor built-in drive circuit 1 described with reference to FIG. 1 will be described. The motor drive circuit board 22 has a substantially ring shape, and the shaft 18 is inserted through an opening provided at the center thereof.
The motor drive circuit board 22 is fixed by a fixed piece or resin 21 extending from the insulating member 16a, and is substantially perpendicular to the rotational axis direction of the shaft 18 so as not to contact the rotor 14 and the stator 13 through a gap. Is provided. The motor drive circuit board 22 is disposed between the rotor 14 and the bearing 19 a in the direction of the rotation axis of the shaft 18. That is, the linear distance from the motor drive circuit board 22, particularly the module having the inverter main circuit 4 among the boards, is arranged at a position closer to the bearing 19a and the bracket 20a than to the bearing 19b and the bracket 20b. In addition, it is good also as a structure arrange | positioned between the rotor 14 and the bearing 19b in the axial direction of the shaft 18.
The motor driving circuit board 22 and the coil 17 of the stator 13 are electrically connected by terminal pins (not shown), and the AC power of variable frequency generated by the inverter main circuit 4 is supplied to the stator 13 to be supplied to the coil 17. Generates a magnetic field and the rotor 14 rotates.

モータ駆動回路基板22には出力電圧演算部11とPWM信号生成部12がパッケージされたプリドライブIC23と、インバータ主回路4と主素子駆動回路4aがパッケージされた主回路モジュール24とが主要構成要素として実装されている。主回路モジュール24はその内部に収納しているSiC−SBD7a〜7bにSiCを使用しており、SiCはSiと比較して絶縁破壊強度、熱伝導率、耐熱温度、許容耐熱密度が大きく、電力損失とそれによる放熱量が小さいので素子及びその素子をパッケージしたICモジュールの薄型化、小型化が可能であり、さらに放熱板や放熱用樹脂を設ける必要性が減る。このことから、本実施の形態1では、モノリシックICを用いずともハイブリッド型のICを使用しても従来のモジュールと比べて薄型の主回路モジュール24とともにプリドライブIC23をベアリング19aやブラケット20aとは反対側であってロータ14側のモータ駆動回路基板22の面に表面実装している。さらに、モータ駆動回路基板22におけるロータ14側の面には複数の磁極位置検知センサ9が設けられており、ロータ14に設けられた磁石の回転を検知してロータ位置検出部10に出力している。   The motor drive circuit board 22 includes a pre-drive IC 23 in which the output voltage calculation unit 11 and the PWM signal generation unit 12 are packaged, and a main circuit module 24 in which the inverter main circuit 4 and the main element drive circuit 4a are packaged. As implemented. The main circuit module 24 uses SiC for the SiC-SBDs 7a to 7b housed therein, and SiC has a higher dielectric breakdown strength, thermal conductivity, heat-resistant temperature, allowable heat-resistant density, and electric power than Si. Since the loss and the amount of heat released thereby are small, it is possible to reduce the thickness and size of the element and the IC module packaged with the element, and further reduce the necessity of providing a heat dissipation plate and heat dissipation resin. Therefore, in the first embodiment, the pre-drive IC 23 and the bearing 19a and the bracket 20a are combined with the thin main circuit module 24 as compared with the conventional module even if a hybrid IC is used without using a monolithic IC. It is surface-mounted on the surface of the motor drive circuit board 22 on the opposite side and on the rotor 14 side. Further, a plurality of magnetic pole position detection sensors 9 are provided on the surface of the motor drive circuit board 22 on the rotor 14 side, and the rotation of the magnet provided in the rotor 14 is detected and output to the rotor position detection unit 10. Yes.

モータ駆動回路基板22はコイル17と電気的に接続された端子ピンとはんだ付け接続されている。このモータ駆動回路基板22には、図示しないチョッパー回路で昇圧した100V以上の高圧直流電圧VDCと、100V未満の制御電源VCCが入力され、さらに指令電圧であるVSPが入力されることで、ロータ14のマグネットの磁極配置を磁極位置検知センサ9で検出し、前記センサの出力信号に基づきプリドライブIC23が主回路モジュール24を通電制御する。尚、本実施の形態1ではショットバリアダイオードにSiよりも絶縁破壊電界が10倍程大きいSiCを使用しているので、高圧直流電圧VDCは600V以上でも設定可能であり、インバータ主回路4に印加する高圧直流電圧VDCを従来のSiを使用したインバータよりも高くすることができる。そして、インバータ主回路4からBLDCM5のコイル17に流す電流値を下げることができるので、コイル17の巻線を細くすることができ巻線の使用量を減らすことができる。   The motor drive circuit board 22 is soldered to terminal pins that are electrically connected to the coil 17. The motor drive circuit board 22 is supplied with a high-voltage DC voltage VDC of 100 V or higher boosted by a chopper circuit (not shown), a control power supply VCC of less than 100 V, and a command voltage VSP. The magnetic pole position detection sensor 9 detects the magnetic pole arrangement of the magnet, and the pre-drive IC 23 controls the energization of the main circuit module 24 based on the output signal of the sensor. In the first embodiment, SiC having a dielectric breakdown electric field about 10 times larger than that of Si is used for the shot barrier diode. Therefore, the high-voltage DC voltage VDC can be set to 600 V or higher and applied to the inverter main circuit 4. The high-voltage direct-current voltage VDC can be made higher than that of an inverter using conventional Si. Since the current value flowing from the inverter main circuit 4 to the coil 17 of the BLDCM 5 can be lowered, the winding of the coil 17 can be made thinner and the amount of winding used can be reduced.

尚、図2にはプリドライブIC23と主回路モジュール24の2つを図示しているが、出力電圧演算部11とPWM信号生成部12と主素子駆動回路4aとインバータ主回路4はそれぞれ別個にモータ駆動回路基板に実装してもよいし、まとめて一つにパッケージしたものを実装してもよい。また、直流電圧検出部8やロータ位置検出部10もモータ駆動回路基板22に実装されている。さらに直流電圧検出部8やロータ位置検出部10もプリドライブIC23や主回路モジュール24と同じ面に実装されていると、モータ駆動回路基板22を貫通してロータ位置検出部10と出力電圧演算部11や直流電圧検出部8とPWM信号生成部12を配線する必要がなくなるので好ましい。   In FIG. 2, the pre-drive IC 23 and the main circuit module 24 are illustrated, but the output voltage calculation unit 11, the PWM signal generation unit 12, the main element drive circuit 4a, and the inverter main circuit 4 are separately provided. You may mount on a motor drive circuit board, and you may mount what was packaged together. Further, the DC voltage detection unit 8 and the rotor position detection unit 10 are also mounted on the motor drive circuit board 22. Further, when the DC voltage detection unit 8 and the rotor position detection unit 10 are also mounted on the same surface as the pre-drive IC 23 and the main circuit module 24, the rotor position detection unit 10 and the output voltage calculation unit pass through the motor drive circuit board 22. 11 and the DC voltage detection unit 8 and the PWM signal generation unit 12 need not be wired.

尚、本実施の形態1にはモータ駆動回路基板22と外部の商用交流電源2と接続するコネクタ(図示せず)が設けられている。コネクタは整流回路3に接続されており、本実施の形態1ではコネクタはモータ駆動回路基板22のロータ側の面に接続する構成とするが、ロータ側の面と反対のベアリング側に面に接続する構成としてもよい。   In the first embodiment, a connector (not shown) for connecting the motor drive circuit board 22 and the external commercial AC power source 2 is provided. The connector is connected to the rectifier circuit 3. In the first embodiment, the connector is connected to the rotor side surface of the motor drive circuit board 22. However, the connector is connected to the bearing side opposite to the rotor side surface. It is good also as composition to do.

図3は本実施の形態1のベアリング19a、19bの断面図である。リング形状の内輪27とその外側に設けられた外輪28の中に複数個のボール29が配置されている。シャフト18は内輪27の中央の開口に挿通されてその中で自転する。ボール29の上下には外部からの異物の侵入を防ぐためのシールド30が設けられており、ボール29にはボール29同士を等間隔に保持するためのナイロン製の保持器31が設けられている。尚、ベアリングの内部には絶縁体の潤滑油が塗布されている。   FIG. 3 is a sectional view of the bearings 19a and 19b of the first embodiment. A plurality of balls 29 are arranged in a ring-shaped inner ring 27 and an outer ring 28 provided outside the ring-shaped inner ring 27. The shaft 18 is inserted into the central opening of the inner ring 27 and rotates in it. Shields 30 are provided above and below the balls 29 to prevent foreign substances from entering, and the balls 29 are provided with nylon cages 31 for holding the balls 29 at equal intervals. . Note that an insulating lubricant is applied to the inside of the bearing.

内輪27、外輪28、ボール29、シールド30はそれぞれ金属で構成されており、インバータのスイッチング時のサージ電流により生じる電磁場に誘起される電圧が、シールド30−内輪27間とボール29−内輪27とボール29−外輪28間の潤滑油の油膜の絶縁よりも大きくなると、潤滑油の油膜を突き抜けて放電してベアリングに電食現象が生じる。その際、内輪27、外輪28、ボール29、シールド30の間で電流ループが生じる場合があり、このような構成では、ベアリング19a、19bが仮に絶縁体のモールドで形成されていた場合もベアリング単独で電食が発生しやすくなる。   The inner ring 27, the outer ring 28, the ball 29, and the shield 30 are each made of metal, and the voltage induced in the electromagnetic field generated by the surge current during switching of the inverter is between the shield 30 and the inner ring 27 and between the ball 29 and the inner ring 27. When the insulation of the oil film of the lubricating oil between the ball 29 and the outer ring 28 becomes larger, the oil pierces through the oil film of the lubricating oil and an electric corrosion phenomenon occurs in the bearing. At that time, a current loop may occur between the inner ring 27, the outer ring 28, the ball 29, and the shield 30, and in such a configuration, even if the bearings 19a and 19b are formed of an insulating mold, the bearing alone It is easy for electric corrosion to occur.

図4は本実施の形態1のインバータ主回路4のIGBTのターンオン電流の波形図であり、横軸に時間t、縦軸にサージ電流の大きさ示し、t=t0のときにインバータのIGBTがスイッチングした場合を示している。図3中に実線で示しているが、SiC−SBDを使用した場合の逆電流を示すグラフであり、比較のため破線でSiC−SBDに代えてSiのPN接合ダイオードを使用した場合を合わせて図示している。
本実施の形態1では、図3に示すようにスイッチング時の逆電流防止手段のフライホイルダイオード(FRD)にSiC−SBDを用いたことで、Si−IGBTターンオン時に前GBTと直列に接続されるFRDの逆回復電流に起因するサージ電流の発生を著しく小さくすることができるので、モータ駆動回路基板22近傍のベアリング19aの内外輪と内部ボールとブラケット20aで構成されるループに誘起される誘導電圧を著しく小さくすることができ、さらに、モータ駆動回路基板22の近傍のベアリング19a単独のループにより発生する誘導電圧を低減できる。よって、従来技術にあるような複数のベアリング間の誘起電圧を電気的に短絡するループを設けることでは対策不能な電食問題に対し特に有効である。また複数のベアリング間の誘起電圧についても、発生源となるサージ電流の発生を抑制しているため、モータとして特殊な短絡構造をとることが不要となることは言うまでもない。また前記短絡構造は通常接触構造となるため、接触部の押し圧不足による品質不具合や、接触部の経年劣化による短絡不良の懸念もなくなる。
FIG. 4 is a waveform diagram of the IGBT turn-on current of the inverter main circuit 4 according to the first embodiment. The horizontal axis indicates time t, the vertical axis indicates the magnitude of the surge current, and the IGBT of the inverter is t = t0. The case of switching is shown. 3 is a graph showing the reverse current when using SiC-SBD, which is shown by a solid line, and for comparison, the case where a PN junction diode of Si is used instead of SiC-SBD is shown by a broken line. It is shown.
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the SiC-SBD is used for the flywheel diode (FRD) of the reverse current prevention means at the time of switching, so that it is connected in series with the previous GBT when the Si-IGBT is turned on. Since the generation of the surge current due to the reverse recovery current of the FRD can be significantly reduced, the induced voltage induced in the loop formed by the inner and outer rings of the bearing 19a, the inner ball and the bracket 20a in the vicinity of the motor drive circuit board 22 Can be significantly reduced, and the induced voltage generated by the loop of the bearing 19a alone in the vicinity of the motor drive circuit board 22 can be reduced. Therefore, providing a loop that electrically short-circuits the induced voltage between a plurality of bearings as in the prior art is particularly effective for the problem of electric corrosion that cannot be countered. In addition, it is needless to say that a special short circuit structure as a motor is not required because the generation of surge current as a generation source is suppressed for the induced voltage between the plurality of bearings. In addition, since the short-circuit structure is a normal contact structure, there is no fear of a quality defect due to insufficient pressing pressure of the contact portion and a short-circuit failure due to aged deterioration of the contact portion.

さらに上述したように、本発明はSiよりも絶縁破壊電界の大きいSiCを使用していることにより、チョッパー回路で昇圧する高圧直流電圧の電圧値をFRDにSiを使用したインバータよりも高く設定することが可能であり、高圧直流電圧を高く設定することによりモータ内蔵駆動回路1からBLDCM5に流す電流値を小さくすることができると同時にスイッチング時に発生するサージ電流も小さくすることができるので、サージ電流に起因するベアリングの電食現象を抑制することができる。
また、サージ電流を抑制することによりモータに接続した電気配線からのFM・UHF・VHF帯の放射ノイズも低減することができる。
Further, as described above, since the present invention uses SiC having a dielectric breakdown electric field larger than Si, the voltage value of the high-voltage DC voltage boosted by the chopper circuit is set higher than that of the inverter using Si for FRD. It is possible to reduce the value of the current flowing from the motor built-in drive circuit 1 to the BLDCM 5 by setting the high-voltage DC voltage high, and at the same time, the surge current generated during switching can be reduced. It is possible to suppress the electrolytic corrosion phenomenon of the bearing caused by the above.
Further, by suppressing the surge current, radiation noise in the FM / UHF / VHF band from the electric wiring connected to the motor can be reduced.

本発明ではベアリングに電圧を誘起する、モータ駆動回路基板22側のサージ電流の発生原因を根本的に対策するため、金属製のシールド30や保持器31のベアリング19a、19bに対しても有効な効果を有する。   In the present invention, in order to fundamentally prevent the cause of the surge current on the motor drive circuit board 22 side that induces a voltage in the bearing, it is also effective for the metal shield 30 and the bearings 19a and 19b of the cage 31. Has an effect.

尚、本実施の形態1の図2に図示するように、モータ駆動回路基板22がシャフト18の回転軸と略垂直に設けられて、ステータ13の絶縁部材16aの突起部に保持される位置に配置される構成であると、モータ駆動回路基板22のインバータ主回路4がベアリング19aの近傍に配置されることになるので、本発明を効果が特に高くなる。   As shown in FIG. 2 of the first embodiment, the motor drive circuit board 22 is provided substantially perpendicular to the rotation axis of the shaft 18 and is held at a position held by the protrusion of the insulating member 16a of the stator 13. With the arrangement, the inverter main circuit 4 of the motor drive circuit board 22 is arranged in the vicinity of the bearing 19a, so that the effect of the present invention is particularly high.

図5に本実施の形態1の別のモータの断面図を図示する。図2ではモータのステータ13のみが不飽和ポリエステルの樹脂21でモールドされたものについて示したが、図5に示すようにモータ駆動回路基板22もステータ13とともに樹脂21aでモールドされたモータに対しても、同様の効果が得られることはいうまでもない。また、図5に図示するように樹脂21aでベアリング19aを固定する場合はベアリング19aを固定するブラケットが無い構成とすることができる。   FIG. 5 shows a sectional view of another motor according to the first embodiment. In FIG. 2, only the stator 13 of the motor is shown molded with an unsaturated polyester resin 21. However, as shown in FIG. 5, the motor drive circuit board 22 is also molded with a resin 21a together with the stator 13. However, it goes without saying that the same effect can be obtained. Further, as shown in FIG. 5, when the bearing 19a is fixed with the resin 21a, the bracket 19a can be configured without the bracket for fixing the bearing 19a.

また、従来、FRDにSiを使用したインバータを基板上に実装する場合、インバータで生じる熱を放熱するために基板の近傍にブラケットや放熱板等の樹脂よりも熱伝導率が高い放熱具材を別途設ける必要があったが、本願発明ではFRDにSiよりもスイッチング時のエネルギー損失が小さいSiCを使用しており、インバータ主回路4での発熱量が小さくので別途放熱具材を設ける必要性があまりなく、主回路モジュール24を樹脂21aでモールドしても樹脂21aからの放熱量でインバータの信頼性を維持することが可能となる。さらにスイッチング時の電力損失が少なくなるので、高効率のモータとすることができる。   Conventionally, when an inverter using Si for FRD is mounted on a substrate, a radiator material having a higher thermal conductivity than a resin such as a bracket or a heat sink is provided near the substrate in order to dissipate the heat generated by the inverter. Although it was necessary to provide separately, in the present invention, SiC that uses less energy loss at the time of switching than Si is used for the FRD, and the amount of heat generated in the inverter main circuit 4 is small. Even if the main circuit module 24 is molded with the resin 21a, the reliability of the inverter can be maintained by the amount of heat released from the resin 21a. Further, since power loss during switching is reduced, a highly efficient motor can be obtained.

以上のように、本実施の形態1では、インバータ主回路4のスイッチング素子のスイッチング時の逆電流防止手段としてワイドバンドギャップ半導体によるショットキーバリアダイオードを使用しているの、スイッチング時のサージ電流を低減することにより、インバータから発生する電磁波を抑制してモータのシャフト18の軸受けとなるベアリング19a、19bに生じる電食現象を抑制することができる。   As described above, in the first embodiment, the wide band gap Schottky barrier diode is used as the reverse current prevention means at the time of switching of the switching element of the inverter main circuit 4. By reducing the electromagnetic wave generated from the inverter, the electrolytic corrosion phenomenon occurring in the bearings 19a and 19b serving as the bearings of the motor shaft 18 can be suppressed.

また、モータ駆動回路基板22をシャフト18の回転軸方向に対して略垂直に配置し、インバータ主回路4をベアリング19bよりもモータ駆動回路基板22と近いベアリング19aと対向する面と反対側のモータ駆動回路基板22の面に実装しているので、インバータ主回路4とベアリング19aとの距離を遠ざけることにより、ベアリング19aで生じる電食現象を抑制することができる。   Further, the motor drive circuit board 22 is arranged substantially perpendicular to the rotation axis direction of the shaft 18, and the inverter main circuit 4 is a motor on the opposite side to the surface facing the bearing 19a closer to the motor drive circuit board 22 than the bearing 19b. Since it is mounted on the surface of the drive circuit board 22, the galvanic phenomenon occurring in the bearing 19a can be suppressed by increasing the distance between the inverter main circuit 4 and the bearing 19a.

また、インバータの逆電流防止手段としてSiよりも絶縁破壊電界強度の大きく、耐熱温度の高いワイドバンドギャップ半導体を使用しているので、小型で薄型の主回路モジュール24とすることができ、プリドライブIC23とともに主回路モジュール24を磁極位置検知センサ9と同一面上に表面実装することで、モータ駆動回路基板22に穴を開ける必要性が減り、モータ駆動回路基板22の片面で効率よく配線を繋ぐことができる。また、主回路モジュール24をモータ駆動回路基板22とステータ13もしくはロータ14の隙間に配置することにより、シャフト18の軸方向において幅の小さい小型のモータとすることができる。   Further, since a wide band gap semiconductor having a higher dielectric breakdown electric field strength and higher heat resistance temperature than Si is used as a reverse current prevention means of the inverter, a small and thin main circuit module 24 can be obtained. By mounting the main circuit module 24 on the same surface as the magnetic pole position detection sensor 9 together with the IC 23, the need to make a hole in the motor drive circuit board 22 is reduced, and wiring is efficiently connected on one side of the motor drive circuit board 22. be able to. Further, by disposing the main circuit module 24 in the gap between the motor drive circuit board 22 and the stator 13 or the rotor 14, a small motor having a small width in the axial direction of the shaft 18 can be obtained.

また、Siよりも絶縁破壊電界強度の大きいワイドバンドギャップ半導体を使用することにより従来のSiを使用したものよりも主回路モジュール24を薄型化でき、磁極位置検知センサ9よりも厚さを薄くすることによって、磁極位置検知センサ9とロータ14の距離を近づけることができる。   Further, by using a wide band gap semiconductor having a dielectric breakdown electric field strength larger than that of Si, the main circuit module 24 can be made thinner than the conventional one using Si, and the thickness is made thinner than the magnetic pole position detection sensor 9. As a result, the distance between the magnetic pole position detection sensor 9 and the rotor 14 can be reduced.

また、図5に示すようにSiC−SBD7a〜7fを内部に有する主回路モジュール24を樹脂21aでモールドすることによりインバータの発熱を樹脂21aを通して放熱することができる。また、主回路モジュール24がモータ駆動回路基板22上に表面実装されている場合は、樹脂21aでモールドすることにより主回路モジュール24を基板上に強固に固定することができる。   Further, as shown in FIG. 5, by molding the main circuit module 24 having the SiC-SBDs 7a to 7f inside with the resin 21a, the heat generated by the inverter can be radiated through the resin 21a. When the main circuit module 24 is surface-mounted on the motor drive circuit board 22, the main circuit module 24 can be firmly fixed on the board by molding with the resin 21a.

実施の形態2.
本実施の形態2ではステータ13及びロータ14が設けられた空間とは区切られた空間にモータ駆動回路基板22を配置したBLDCMとそれを搭載した天井埋め込み型のダクト用換気扇について図6の換気扇の断面図を用いて説明する。実施の形態1ではモータ駆動回路基板22をシャフト18の軸方向においてベアリング19aとロータ14の間に配置した構成であったが、本実施の形態2の換気扇ではシャフト18の軸方向においてモータ駆動回路基板22をベアリング19aよりもロータ14から遠い位置に設けた構成である。尚、実施の形態1で用いた構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, the BLDCM in which the motor drive circuit board 22 is arranged in a space separated from the space in which the stator 13 and the rotor 14 are provided, and the ceiling embedded duct ventilation fan on which the motor driving circuit board 22 is mounted are illustrated in FIG. This will be described using a cross-sectional view. In the first embodiment, the motor drive circuit board 22 is arranged between the bearing 19a and the rotor 14 in the axial direction of the shaft 18. However, in the ventilation fan of the second embodiment, the motor drive circuit is arranged in the axial direction of the shaft 18. The substrate 22 is provided at a position farther from the rotor 14 than the bearing 19a. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the component used in Embodiment 1. FIG.

本実施の形態2では、モータ駆動回路基板22は不燃材である板金フレームのモータ筐体33の内部に収納されている。そして、モータ筐体33の内部は樹脂製もしくは板金製の仕切板32で上下の空間に仕切られており、仕切板32の下の空間にはステータ13とロータ14が設けれ、上の空間にはモータ駆動回路基板22がシャフト18の軸方向と略垂直に設けられている。ベアリング19aは仕切板32によって固定されており、ベアリング19bはモータ筐体33に設けられた突起に挟持されて固定されている。シャフト18はベアリング19bとモータ筐体33に設けられた開口から突出した先には遠心ファン34が取り付けられている。遠心ファン34は板金からなるファン筐体35に収納されており、ファン筐体35は天井壁36にはめ込まれて取り付けられている。天井壁36の表面と平行となるファン筐体35の吸気面35aには開口が設けられており、回転する遠心ファン34により空気が吸気面35aから吸気される。その吸気面35aには吸気グリル37が取り付けられている。そして、ファン筐体35の側面にはダクトが接続されており、吸気した空気がダクトを通って排気される。   In the second embodiment, the motor drive circuit board 22 is housed in a motor housing 33 of a sheet metal frame that is a non-combustible material. The interior of the motor casing 33 is partitioned into upper and lower spaces by a partition plate 32 made of resin or sheet metal, and the stator 13 and the rotor 14 are provided in the space below the partition plate 32, and the upper space is The motor drive circuit board 22 is provided substantially perpendicular to the axial direction of the shaft 18. The bearing 19 a is fixed by a partition plate 32, and the bearing 19 b is sandwiched and fixed by a protrusion provided on the motor housing 33. A centrifugal fan 34 is attached to the end of the shaft 18 that protrudes from an opening provided in the bearing 19 b and the motor housing 33. The centrifugal fan 34 is housed in a fan housing 35 made of sheet metal, and the fan housing 35 is fitted and attached to a ceiling wall 36. An opening is provided in the intake surface 35a of the fan housing 35 parallel to the surface of the ceiling wall 36, and air is sucked from the intake surface 35a by the rotating centrifugal fan 34. An intake grill 37 is attached to the intake surface 35a. A duct is connected to the side surface of the fan housing 35, and the intake air is exhausted through the duct.

尚、本実施の形態2ではモータ駆動回路基板22は遠心ファン34の風下側に設けられているので、遠心ファン34が吸気する空気で主回路モジュール24を冷却することができる。そこで、仕切板32に開口を設けてロータ14の回転により生じる風でモータ駆動回路基板22を冷却する構成としてもよく、さらにモータ筐体35の遠心ファン34と対向する面に開口を設けて遠心ファン34の回転により生じる風をモータ筐体33に取り込む構成としてもよい。   In the second embodiment, since the motor drive circuit board 22 is provided on the leeward side of the centrifugal fan 34, the main circuit module 24 can be cooled by the air sucked by the centrifugal fan 34. Accordingly, an opening may be provided in the partition plate 32 to cool the motor drive circuit board 22 with the wind generated by the rotation of the rotor 14, and an opening may be provided on the surface of the motor housing 35 that faces the centrifugal fan 34. It is good also as a structure which takes in the wind produced by rotation of the fan 34 to the motor housing | casing 33. FIG.

磁極位置検知センサ9はインジウムアンチモン(InSb)の化合物半導体を用いたホール素子とSi基板上で前記ホール素子へのバイアスとホール電圧をパルスに変換する回路実現したものを一つの面実装パッケージ内に搭載したホールICである。プリドライブIC23は直流電圧検出部8、ロータ位置検出部10、出力電圧演算部11、PWM信号生成部12がシリコンの1チップ上で実現されて主素子駆動回路4aとインバータ主回路4とを制御する制御部となっており、モータ駆動回路基板22の面のうち仕切板32と対向する面に実装されている。また主回路モジュール24にはSi−IGBT6a〜6fとSiC−SBD7a〜7fと主素子駆動回路4aが樹脂パッケージ内に収められており、モータ駆動回路基板22の面のうちモータ筐体33と対向する面に挿入実装されている。
本実施の形態2では主回路モジュール24はパッケージの片方から金属リードが出ているシングルインラインパッケージのためモータ駆動回路基板22と電気的結合をとるためのランドと半田(図示せず)の面積が小さくできる。そのためプリドライブIC23をモータ駆動回路基板22裏面直下に実装することができ、プリドライブIC23と主回路モジュール24間の配線も基板上で短くすることができる。尚、IGBT6a〜6fはSiを用いたIGBTに代えてSiC、GaNを用いたIGBTとしてもよく、またIGBTに代えてSiもしくはSiC、GaNを用いたMOSFETなどの他のスイッチング素子を使用してもよい。
The magnetic pole position detection sensor 9 includes a Hall element using a compound semiconductor of indium antimony (InSb) and a circuit that converts a bias and Hall voltage to the Hall element into a pulse on a Si substrate in one surface-mount package. It is a mounted Hall IC. In the pre-drive IC 23, the DC voltage detection unit 8, the rotor position detection unit 10, the output voltage calculation unit 11, and the PWM signal generation unit 12 are realized on one silicon chip to control the main element drive circuit 4 a and the inverter main circuit 4. And is mounted on the surface of the motor drive circuit board 22 that faces the partition plate 32. The main circuit module 24 houses Si-IGBTs 6a to 6f, SiC-SBDs 7a to 7f, and a main element drive circuit 4a in a resin package, and faces the motor housing 33 on the surface of the motor drive circuit board 22. Insert mounted on the surface.
In the second embodiment, since the main circuit module 24 is a single in-line package in which metal leads protrude from one side of the package, the area of land and solder (not shown) for electrical connection with the motor drive circuit board 22 is reduced. Can be small. Therefore, the pre-drive IC 23 can be mounted immediately below the back surface of the motor drive circuit board 22, and the wiring between the pre-drive IC 23 and the main circuit module 24 can be shortened on the board. The IGBTs 6a to 6f may be IGBTs using SiC or GaN instead of IGBTs using Si, or other switching elements such as MOSFETs using Si, SiC, or GaN instead of IGBTs. Good.

モータ駆動回路基板22には仕切板32を貫通する端子ピンが取り付けられており、端子ピンを介してモータ駆動回路基板22とステータ13のコイル17が電気的に結合している。そして主回路モジュール24で生成した交流電流は端子ピンを通ってコイル17に流れる。   Terminal pins that penetrate the partition plate 32 are attached to the motor drive circuit board 22, and the motor drive circuit board 22 and the coil 17 of the stator 13 are electrically coupled via the terminal pins. The alternating current generated by the main circuit module 24 flows to the coil 17 through the terminal pin.

図6に図示する換気扇は外部に設けられた使用者が運転条件を操作する操作部と接続されており、操作部からの送信される運転条件の情報が出力電圧演算部11に入力される。出力電圧演算部11はその入力される情報に基づいてBLDCM5に加えるインバータ主回路4の出力電圧を演算してPWM信号生成部12に演算結果を出力する。   The ventilation fan shown in FIG. 6 is connected to an operation unit that is provided outside to operate an operation condition, and information on the operation condition transmitted from the operation unit is input to the output voltage calculation unit 11. The output voltage calculation unit 11 calculates the output voltage of the inverter main circuit 4 applied to the BLDCM 5 based on the input information, and outputs the calculation result to the PWM signal generation unit 12.

尚、図6には主回路モジュール24は挿入実装された状態を図示しているが、シングルインラインパッケージで表面実装し、プリドライブICを主回路モジュール24と同一平面状に実装してもよい。
また、図6では主回路モジュール24のリードフレームを折り曲げてパッケージを横向きに設けているが、立てて実装してもよい。パッケージを立てることによってモータ駆動回路基板22の配線面積を有効に使用することができる。
また、図6には整流回路3の構成部品のうち電圧リップルを低減する平滑用電解コンデンサ3aを図示しているが、電解コンデンサ3aの高さが磁極位置検知センサ9や主回路モジュール24よりも大きい場合は、電解コンデンサ3aをモータ駆動回路基板22の面のうちモータ筐体33と対向する面に設ける構成とし、逆に、電解コンデンサ3aの高さが磁極位置検知センサ9や主回路モジュール24よりも小さい場合は、電解コンデンサ3aをモータ駆動回路基板22の面のうち仕切板32と対向する面に実装してもよい。特に後者の場合、磁極位置検知センサ9と同一面上に電解コンデンサ3aや主回路モジュール24等を実装するとモータ筐体35を小型化して小型の換気扇することができる。
6 shows a state in which the main circuit module 24 is inserted and mounted, the surface mounting may be performed by a single in-line package, and the pre-drive IC may be mounted on the same plane as the main circuit module 24.
In FIG. 6, the lead frame of the main circuit module 24 is bent and the package is provided sideways, but it may be mounted upright. By raising the package, the wiring area of the motor drive circuit board 22 can be used effectively.
FIG. 6 shows a smoothing electrolytic capacitor 3a that reduces voltage ripple among the components of the rectifier circuit 3, but the height of the electrolytic capacitor 3a is higher than that of the magnetic pole position detection sensor 9 and the main circuit module 24. If it is larger, the electrolytic capacitor 3a is provided on the surface of the motor drive circuit board 22 that faces the motor housing 33. Conversely, the height of the electrolytic capacitor 3a is equal to the magnetic pole position detection sensor 9 or the main circuit module 24. If smaller than this, the electrolytic capacitor 3 a may be mounted on the surface of the motor drive circuit board 22 that faces the partition plate 32. Particularly in the latter case, when the electrolytic capacitor 3a, the main circuit module 24, and the like are mounted on the same surface as the magnetic pole position detection sensor 9, the motor housing 35 can be reduced in size to form a small ventilation fan.

以上のように、本実施の形態2でもBLDCMを駆動するモータのインバータのFRDにSiC−SBDを使用しており、スイッチング時サージ電流を防止してモータ駆動回路基板22に近接するベアリング19aに生じる電食現象を抑制して信頼性が高く低騒音の換気扇を提供できることは実施の形態1と同様である。   As described above, also in the second embodiment, SiC-SBD is used for the FRD of the inverter of the motor that drives BLDCM, which is generated in the bearing 19a adjacent to the motor drive circuit board 22 while preventing a surge current during switching. As in the first embodiment, it is possible to provide a highly reliable and low noise ventilation fan by suppressing the electric corrosion phenomenon.

また、本実施の形態2ではモータ筐体33が換気扇の遠心ファン34やファン筐体35と直接接続されるため電食発生時はベアリング19a、19bの振動が遠心ファン34やファン筐体35に直に伝わるので使用者に著しく不快感を与えることから、サージ電流の抑制による電食信頼性向上による低騒音化の効果は特に高い。   In the second embodiment, since the motor housing 33 is directly connected to the centrifugal fan 34 and the fan housing 35 of the ventilation fan, vibrations of the bearings 19a and 19b are generated in the centrifugal fan 34 and the fan housing 35 when electric corrosion occurs. Since it is transmitted directly, the user is remarkably uncomfortable, so the effect of noise reduction by improving the electric corrosion reliability by suppressing the surge current is particularly high.

また、モータ駆動回路基板22をシャフト18の回転軸方向に対して略垂直に設け、2つのベアリング19a、19bのうち近い方のベアリング19aと対向する面と反対側のモータ筐体35と対向するモータ駆動回路基板22の面にインバータ(特に主回路モジュール24)を実装することによりベアリング19aとインバータの距離を遠ざけることができるので、ベアリング19aに生じる電食現象をさらに抑制することができる。   Further, the motor drive circuit board 22 is provided substantially perpendicular to the rotation axis direction of the shaft 18 and faces the motor housing 35 opposite to the surface facing the nearest bearing 19a of the two bearings 19a and 19b. By mounting the inverter (particularly the main circuit module 24) on the surface of the motor drive circuit board 22, the distance between the bearing 19a and the inverter can be increased, so that the electrolytic corrosion phenomenon occurring in the bearing 19a can be further suppressed.

実施の形態3.
実施の形態2では、インバータを内蔵したモータを搭載した換気扇について説明したが、本実施の形態3ではインバータを内蔵した室外熱交換ユニットと室内熱交換ユニットについて説明する。図7は本実施の形態3の室外熱交換ユニットと室内熱交換ユニットを備えた空気調和装置の構成図である。尚、本実施の形態3で説明するモータは実施の形態1で説明したものと同様のものとする。
Embodiment 3 FIG.
Although Embodiment 2 demonstrated the ventilation fan which mounted the motor with a built-in inverter, this Embodiment 3 demonstrates the outdoor heat exchange unit and the indoor heat exchange unit which built the inverter. FIG. 7 is a configuration diagram of an air conditioner including the outdoor heat exchange unit and the indoor heat exchange unit according to the third embodiment. The motor described in the third embodiment is the same as that described in the first embodiment.

図7には室外熱交換ユニットである室外機38と室内熱交換ユニットである室内機39を冷媒が流れる冷媒配管や情報伝達用の電線を内包した内外接続配管40で接続した状態をしている。使用者は室内に設けられた操作部41を操作して室内空間の温度、湿度、風量、運転時間などを設定する。操作部41は使用者によって設定された運転条件を室外機38と室内機39に伝達する。   FIG. 7 shows a state in which an outdoor unit 38 which is an outdoor heat exchange unit and an indoor unit 39 which is an indoor heat exchange unit are connected by an internal / external connection pipe 40 including a refrigerant pipe through which refrigerant flows and an information transmission wire. . The user operates the operation unit 41 provided in the room to set the temperature, humidity, air volume, operation time, and the like of the indoor space. The operation unit 41 transmits the operating conditions set by the user to the outdoor unit 38 and the indoor unit 39.

図8には室外熱交換ユニットである室外機38の上面図を図示している(ただし、モータ51の部分は断面図)。室外機38は、底板42a及び外郭42bを有し、内部は室外機仕切板43によって分割され、一方の側には送風室44aが、他方の側には機械室44bが設けられている。外郭42bは、前面側に吹込みグリルを有し、側面に複数の通気穴が設けられた前面パネル45、室外機仕切板43とともに機械室44bを形成するほぼL字状の側面パネル46によって構成されている。機械室44bの底板42aには圧縮機47が設置されており、また底板42aの背面側から送風室44aの側面側にかけてコーナ部48aが円弧状に形成されたほぼL字状の室外熱交換器48が設置されている。圧縮機47と室外熱交換器48は冷媒配管49で接続されている。また、冷媒配管49は内外接続配管40の内部を通って室外機38と室内機39に接続されており、その内部を冷媒が循環している。尚、前面パネル45、側面パネル46、室外熱交換器48の上には天板(図示せず)が設けられている。
送風室44a内において、上端部に設けたねじ穴を有する嵌合部が室外熱交換器48の上端部に嵌合されて、底板42aから天板に渡って送風機取付板50が設けられており、その上下方向における中央部にモータ51が取付けられている。尚、モータ51は実施の形態1で説明したいずれかのモータである。モータ51のシャフトにはプロペラファン52が取り付けられており、プロペラファン52が回転することにより室外機38内に吸気する。
プロペラファン52が吸気する空気は室外熱交換器48を通り熱交換して送風室44aに入り、プロペラファン52の前方の前面パネル45に設けられた開口から排出される。
尚、本実施の形態3では圧縮機47と室外熱交換器48の間の冷媒配管49に四方弁と減圧弁を設ける構成とする。
FIG. 8 is a top view of the outdoor unit 38 that is an outdoor heat exchange unit (however, the motor 51 is a cross-sectional view). The outdoor unit 38 has a bottom plate 42a and an outer shell 42b. The inside is divided by an outdoor unit partition plate 43, and a blower chamber 44a is provided on one side and a machine chamber 44b is provided on the other side. The outer shell 42b includes a front panel 45 having a blow grill on the front side and a plurality of vent holes provided on the side surface, and a substantially L-shaped side panel 46 that forms the machine room 44b together with the outdoor unit partition plate 43. Has been. A compressor 47 is installed on the bottom plate 42a of the machine chamber 44b, and a substantially L-shaped outdoor heat exchanger in which a corner portion 48a is formed in an arc shape from the back side of the bottom plate 42a to the side surface side of the blower chamber 44a. 48 is installed. The compressor 47 and the outdoor heat exchanger 48 are connected by a refrigerant pipe 49. Further, the refrigerant pipe 49 is connected to the outdoor unit 38 and the indoor unit 39 through the inside / outside connection pipe 40, and the refrigerant circulates through the inside. A top plate (not shown) is provided on the front panel 45, the side panel 46, and the outdoor heat exchanger 48.
In the air blowing chamber 44a, a fitting portion having a screw hole provided at the upper end portion is fitted into the upper end portion of the outdoor heat exchanger 48, and a blower mounting plate 50 is provided from the bottom plate 42a to the top plate. The motor 51 is attached to the center in the vertical direction. The motor 51 is any of the motors described in the first embodiment. A propeller fan 52 is attached to the shaft of the motor 51, and the propeller fan 52 rotates to suck air into the outdoor unit 38.
The air sucked by the propeller fan 52 passes through the outdoor heat exchanger 48 and exchanges heat, enters the air blowing chamber 44 a, and is discharged from an opening provided in the front panel 45 in front of the propeller fan 52.
In the third embodiment, a four-way valve and a pressure reducing valve are provided in the refrigerant pipe 49 between the compressor 47 and the outdoor heat exchanger 48.

次に空気調和装置の運転時の室外機38の動作について説明する。冷媒配管49に設けられた四方弁を切り替えることによって室内を冷却する冷房運転と室内を暖房する暖房運転を切り替えることができるものとするが、ここでは、室外熱交換器48に圧縮機47で圧縮された高温冷媒が流入する冷房運転時について説明する。
使用者が操作部41で冷房運転を選択して室内の目標温度や風量などの運転情報を設定冷房運転が始まると、圧縮機47で圧縮された高温高圧冷媒が四方弁を介して室外熱交換器48に流れる。室外熱交換器48ではプロペラファン52により吸気された冷媒より低温の空気と熱交換して空気を加熱して低温高圧冷媒となる。室外熱交換器48を通過した低温高圧冷媒は冷媒配管49に設けられた減圧弁で減圧された後、室内機39に流れる。
プロペラファン52に吸気された空気は室外熱交換器48で加熱されて温度が上昇するため送風室44aの温度が上昇する。特に室外熱交換器48の風下にモータ51が配置されているため、内蔵しているモータ駆動回路基板とともにモータ51の温度が上がる。
Next, the operation of the outdoor unit 38 during the operation of the air conditioner will be described. It is assumed that the cooling operation for cooling the room and the heating operation for heating the room can be switched by switching a four-way valve provided in the refrigerant pipe 49. Here, the compressor 47 is compressed by the compressor 47 into the outdoor heat exchanger 48. A description will be given of the cooling operation in which the high temperature refrigerant flows.
When the user selects the cooling operation by the operation unit 41 and sets the operation information such as the indoor target temperature and the air volume, when the cooling operation starts, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 47 exchanges outdoor heat through the four-way valve. Flows to vessel 48. In the outdoor heat exchanger 48, heat is exchanged with air having a temperature lower than that of the refrigerant sucked by the propeller fan 52 to heat the air to become a low-temperature high-pressure refrigerant. The low-temperature and high-pressure refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 48 is depressurized by a pressure reducing valve provided in the refrigerant pipe 49 and then flows into the indoor unit 39.
Since the air sucked into the propeller fan 52 is heated by the outdoor heat exchanger 48 and the temperature rises, the temperature of the blower chamber 44a rises. In particular, since the motor 51 is arranged leeward of the outdoor heat exchanger 48, the temperature of the motor 51 rises together with the built-in motor drive circuit board.

操作部41は設定された運転情報をモータ51に内蔵されたモータ駆動回路基板22に実装されている出力電圧演算部11に出力する。出力電圧演算部11は操作部41から入力される情報とロータ位置検出部10の出力値に基づいてBLDCM5に加えるインバータ主回路4の出力電圧を演算してPWM信号生成部12に演算結果を出力する。尚、室内温度、室外温度をそれぞれ検出するセンサを設け、出力電圧演算部11はこれらセンサの出力値をさらに利用した演算結果をPWM信号生成部12に出力してもよい。   The operation unit 41 outputs the set operation information to the output voltage calculation unit 11 mounted on the motor drive circuit board 22 built in the motor 51. The output voltage calculation unit 11 calculates the output voltage of the inverter main circuit 4 applied to the BLDCM 5 based on the information input from the operation unit 41 and the output value of the rotor position detection unit 10 and outputs the calculation result to the PWM signal generation unit 12. To do. Sensors that detect the indoor temperature and the outdoor temperature may be provided, and the output voltage calculation unit 11 may output a calculation result using the output values of these sensors to the PWM signal generation unit 12.

以上のように、本実施の形態3の室外機38はプロペラファン52を駆動するモータ51に内蔵されたインバータのFRDにSiC−SBDを使用しているので、実施の形態1と同様にベアリングの電食現象及びそれに伴う騒音を抑制した信頼性の高く低騒音の室外機とすることができる。
また、モータ駆動回路基板をモータ51に内蔵しているので、機械室44bにモータ駆動用のインバータを別途配置する必要がなく、機械室44bを広く使うことができ、冷媒配管49の配管施工が容易になる。
また、冷房運転時には室外熱交換器48で熱交換された高温の空気がモータ51に当たることになるが、SiCは耐熱温度が200度以上であるのでインバータの信頼性を維持することができる。さらに圧縮機47が以上動作し予め定めた設定温度以上(例えば80度以上)の冷媒が室外熱交換器48に流入し、送風室44aが想定以上に高温になり、モータ51に内蔵するインバータがさらに発熱したとしてもSiCの耐熱温度であれば主素子駆動回路部が故障することなく信頼性を維持することができる。
As described above, since the outdoor unit 38 of the third embodiment uses SiC-SBD for the FRD of the inverter built in the motor 51 that drives the propeller fan 52, the bearing unit is the same as in the first embodiment. It is possible to provide a highly reliable and low noise outdoor unit that suppresses the electric corrosion phenomenon and the accompanying noise.
Further, since the motor drive circuit board is built in the motor 51, it is not necessary to separately arrange an inverter for driving the motor in the machine room 44b, the machine room 44b can be widely used, and the piping of the refrigerant pipe 49 can be performed. It becomes easy.
Further, during the cooling operation, the high-temperature air heat-exchanged by the outdoor heat exchanger 48 hits the motor 51. However, since SiC has a heat-resistant temperature of 200 degrees or more, the reliability of the inverter can be maintained. Further, the compressor 47 operates as described above, and a refrigerant having a predetermined set temperature or higher (for example, 80 ° C. or higher) flows into the outdoor heat exchanger 48, the temperature of the blower chamber 44a becomes higher than expected, and an inverter built in the motor 51 Further, even if heat is generated, the reliability can be maintained without failure of the main element drive circuit unit at the heat resistant temperature of SiC.

尚、図8を用いて上述した室外熱交換ユニットは空気調和装置の室外機だけではなく、冷凍サイクルの放熱器でお湯を沸かす給湯器の室外機としても使用できるものとし、給湯器の室外機に本発明を適用することにより上述した同様の効果を有する。   The outdoor heat exchange unit described above with reference to FIG. 8 can be used not only as an outdoor unit of an air conditioner, but also as an outdoor unit of a hot water heater that boils hot water with a radiator of a refrigeration cycle. By applying the present invention to the above, the same effects as described above are obtained.

ここまで室外熱交換器を備えた室外熱交換ユニットについて上述したが、次に室内熱交換器を備えた室内熱交換ユニットについて図9を用いて説明する。
図9は空気調和装置の室内機の斜視図である。室内機39は部屋の壁に取り付けられ、ハウジング53と脱着可能な正面吸込グリル54が外郭を構成している。またハウジング53は、上部吸込グリル55、背面寄りのガイドウォールおよび正面下方の開口から空気を吹き出すためのノズル56を形成している。ノズル56の吹出口には吹き出す空気の風向を左右方向に変化させる左右ベーン57と上下方向に変化させる上下ベーン58が設けられている。
ハウジング53の内部にはモータ59が収納されて固定されている。尚、モータ59は実施の形態1で説明したモータを使用するものとする。モータ59のシャフトには空気を送風するファンとなる羽根車60がノズル56の吹出口と平行に取り付けられている。そしてその羽根車60を取り囲むように室内熱交換器61が配置している。室内熱交換器61は室外機38の室外熱交換器48と接続している冷媒配管49と接続している。室内熱交換器61と正面吸込グリル54及び正面吸込グリル54の間には吸気する空気中のごみ、埃を取り除くためのフィルタ62が設けられている。
Up to this point, the outdoor heat exchange unit including the outdoor heat exchanger has been described above. Next, the indoor heat exchange unit including the indoor heat exchanger will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a perspective view of the indoor unit of the air conditioner. The indoor unit 39 is attached to the wall of the room, and a housing 53 and a detachable front suction grill 54 constitute an outer shell. Further, the housing 53 forms an upper suction grill 55, a guide wall near the back surface, and a nozzle 56 for blowing out air from the opening below the front surface. Left and right vanes 57 that change the direction of the blown air in the left and right direction and upper and lower vanes 58 that change in the up and down direction are provided at the outlet of the nozzle 56.
A motor 59 is housed and fixed inside the housing 53. As the motor 59, the motor described in the first embodiment is used. An impeller 60 serving as a fan for blowing air is attached to the shaft of the motor 59 in parallel with the air outlet of the nozzle 56. And the indoor heat exchanger 61 is arrange | positioned so that the impeller 60 may be surrounded. The indoor heat exchanger 61 is connected to a refrigerant pipe 49 that is connected to the outdoor heat exchanger 48 of the outdoor unit 38. Between the indoor heat exchanger 61, the front suction grille 54, and the front suction grille 54, a filter 62 for removing dust and dust in the air to be sucked is provided.

次に空気調和装置の運転時の室外機38の動作について説明する。冷媒配管49に設けられた四方弁を切り替えることによって室内を冷却する冷房運転と室内を暖房する暖房運転を切り替えることができるものとするが、ここでは、室内熱交換器61に圧縮機47で圧縮された高温冷媒が流入する暖房運転時について説明する。
使用者が操作部41で暖房運転を選択して室内の目標温度や風量などの運転情報を設定暖房運転が始まると、圧縮機47で圧縮された高温高圧冷媒が四方弁を介して室内熱交換器61に流れる。室内熱交換器61では羽根車60により正面吸込グリル54及び正面吸込グリル54の開口から吸気される冷媒より低温の空気と熱交換してこの空気を加熱して低温高圧冷媒となる。室内熱交換器61を通過した低温高圧冷媒は冷媒配管49に設けられた減圧弁で減圧された後、室外機38に流れる。
羽根車60に吸気された空気は室内熱交換器61で加熱されて温度が上昇するためハウジング含め室内機39の内部空間の温度が上昇するので、内蔵しているモータ駆動回路基板とともにモータ59の温度が上がる。
Next, the operation of the outdoor unit 38 during the operation of the air conditioner will be described. It is assumed that the cooling operation for cooling the room and the heating operation for heating the room can be switched by switching the four-way valve provided in the refrigerant pipe 49. Here, the compressor 47 is compressed by the compressor 47 in the indoor heat exchanger 61. The heating operation during which the high-temperature refrigerant is introduced will be described.
When the user selects the heating operation with the operation unit 41 and sets the operation information such as the indoor target temperature and the air volume, when the heating operation starts, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 47 exchanges the indoor heat through the four-way valve. Flows into the vessel 61. In the indoor heat exchanger 61, the impeller 60 exchanges heat with air cooler than the refrigerant sucked from the front suction grille 54 and the opening of the front suction grille 54, and heats the air to become a low-temperature high-pressure refrigerant. The low-temperature and high-pressure refrigerant that has passed through the indoor heat exchanger 61 is depressurized by a pressure reducing valve provided in the refrigerant pipe 49 and then flows to the outdoor unit 38.
Since the air sucked into the impeller 60 is heated by the indoor heat exchanger 61 and the temperature rises, the temperature of the internal space of the indoor unit 39 including the housing rises. Therefore, together with the built-in motor drive circuit board, the motor 59 The temperature goes up.

操作部41は設定された運転情報をモータ59に内蔵されたモータ駆動回路基板に実装されている出力電圧演算部11に出力する。出力電圧演算部11は操作部41から入力される情報とロータ位置検出部10の出力値に基づいてBLDCM5に加えるインバータ主回路4の出力電圧を演算してPWM信号生成部12に演算結果を出力する。尚、室内温度、室外温度をそれぞれ検出するセンサを設け、出力電圧演算部11はこれらセンサの出力値をさらに利用した演算結果をPWM信号生成部12に出力してもよい。   The operation unit 41 outputs the set operation information to the output voltage calculation unit 11 mounted on the motor drive circuit board built in the motor 59. The output voltage calculation unit 11 calculates the output voltage of the inverter main circuit 4 applied to the BLDCM 5 based on the information input from the operation unit 41 and the output value of the rotor position detection unit 10 and outputs the calculation result to the PWM signal generation unit 12. To do. Sensors that detect the indoor temperature and the outdoor temperature may be provided, and the output voltage calculation unit 11 may output a calculation result using the output values of these sensors to the PWM signal generation unit 12.

以上のように、本実施の形態3の室内機39は羽根車60を駆動するモータ59に内蔵されたインバータのFRDにSiC−SBDを使用しているので、実施の形態1と同様にベアリングの電食現象及びそれに伴う騒音を抑制した信頼性が高く低騒音の室内機とすることができる。   As described above, since the indoor unit 39 of the third embodiment uses SiC-SBD for the FRD of the inverter built in the motor 59 that drives the impeller 60, the bearing unit is the same as in the first embodiment. It is possible to provide a highly reliable and low noise indoor unit that suppresses the electric corrosion phenomenon and the noise associated therewith.

また、モータ駆動回路基板をモータ59に内蔵しているので、ハウジング53内部にモータ駆動用のインバータを別途配置する必要がなく、室内機39の内部空間を広く使うことができ、冷媒配管49と室内熱交換器61を繋ぐ配管の施工が容易になる。   Further, since the motor drive circuit board is built in the motor 59, it is not necessary to separately arrange an inverter for driving the motor inside the housing 53, and the internal space of the indoor unit 39 can be widely used. Construction of piping connecting the indoor heat exchanger 61 is facilitated.

また、暖房運転時には室内熱交換器61で熱交換された高温の空気により室内機39内部が高温になるが、SiCは耐熱温度が200度以上であるのでインバータの信頼性を維持することができる。さらに圧縮機47が以上動作し予め定めた設定温度以上(例えば80度以上)の冷媒が室内熱交換器61に流入し、室内機39内部が想定以上に高温になり、モータ59に内蔵するインバータがさらに発熱したとしてもSiCの耐熱温度であれば主素子駆動回路部が故障することなく十分に信頼性を維持することができる。   Further, during heating operation, the interior of the indoor unit 39 becomes hot due to the high-temperature air exchanged by the indoor heat exchanger 61. However, since SiC has a heat resistant temperature of 200 degrees or more, the reliability of the inverter can be maintained. . Further, the compressor 47 operates as described above, and a refrigerant having a predetermined temperature or higher (for example, 80 degrees or higher) flows into the indoor heat exchanger 61, the temperature inside the indoor unit 39 becomes higher than expected, and an inverter built in the motor 59 Even if heat is further generated, if the heat resistance temperature of SiC is sufficient, the reliability of the main element drive circuit unit can be sufficiently maintained without failure.

本発明に係るモータは、空気調和装置の室内機・室外機に内蔵されるファンを駆動するモータ、ヒートポンプを用いた給湯器の室外機に内蔵されるファンを駆動するモータに使用することができる。   The motor according to the present invention can be used for a motor that drives a fan built in an indoor unit / outdoor unit of an air conditioner, and a motor that drives a fan built in an outdoor unit of a water heater using a heat pump. .

1 モータ内蔵駆動回路、
2 商用交流電源、
3 整流回路、
4 インバータ主回路、
4a 主素子駆動回路
5 BLDCM、
6a〜6f IGBT、
7a〜7f SiC−SBD、
8 直流電圧検出部、
8a、8b 分圧抵抗、
9 磁極位置検知センサ、
10 ロータ位置検出部、
11 出力電圧演算部、
12 PWM信号生成部、
13 ステータ、
14 ロータ、
15 鉄心、
16a、16b 絶縁部材、
17 コイル、
18 シャフト、
19a、19b ベアリング、
20a、20b ブラケット、
21 樹脂、
22 モータ駆動回路基板、
23 プリドライブIC、
24 主回路モジュール、
27 内輪、
28 外輪、
29 ボール、
30 シールド、
31 保持器、
32 仕切板、
33 モータ筐体、
34 遠心ファン、
35 ファン筐体、
36 天井壁、
37 吸気グリル、
38 室外機、
39 室内機、
40 内外接続配管、
41 操作部、
42a 底板、
42b 外郭、
43 室外機仕切板
44a 送風室、
44b 機械室、
45 前面パネル、
46 側面パネル、
47 圧縮機、
48 室外熱交換器、
49 冷媒配管、
50 取付板、
51 モータ、
52 プロペラファン、
53 ハウジング、
54 正面吸込グリル、
55 上部吸込グリル、
56 ノズル、
57 左右ベーン、
58 上下ベーン、
59 モータ、
60 羽根車、
61 室内熱交換器、
62 フィルタ、
1 Motor built-in drive circuit,
2 commercial AC power supply,
3 Rectifier circuit,
4 Inverter main circuit,
4a Main element drive circuit 5 BLDCM,
6a-6f IGBT,
7a-7f SiC-SBD,
8 DC voltage detector,
8a, 8b Voltage dividing resistance,
9 Magnetic pole position detection sensor,
10 rotor position detector,
11 Output voltage calculator,
12 PWM signal generator,
13 Stator,
14 rotor,
15 Iron core,
16a, 16b insulation member,
17 coils,
18 shaft,
19a, 19b bearings,
20a, 20b bracket,
21 resin,
22 Motor drive circuit board,
23 Pre-drive IC,
24 main circuit module,
27 Inner ring,
28 outer ring,
29 balls,
30 Shield,
31 cage,
32 partition plate,
33 motor housing,
34 Centrifugal fan,
35 fan housing,
36 ceiling wall,
37 Intake grill,
38 outdoor unit,
39 Indoor unit,
40 Internal and external connection piping,
41 operation unit,
42a bottom plate,
42b outline,
43 outdoor unit partition plate 44a blower chamber,
44b machine room,
45 Front panel,
46 side panels,
47 compressor,
48 outdoor heat exchanger,
49 Refrigerant piping,
50 mounting plate,
51 motor,
52 propeller fan,
53 housing,
54 Front suction grille,
55 Upper suction grille,
56 nozzles,
57 Left and right vanes,
58 Upper and lower vanes,
59 motor,
60 impeller,
61 Indoor heat exchanger,
62 filters,

Claims (6)

環状に配置され、鉄心に絶縁部材が取り付けられてコイルが巻き回されるステータと、
シャフトを有し、前記ステータの内周に設けられて回転するロータと、
スイッチング素子とスイッチング時の逆電流を防止するワイドバンドギャップ半導体によるショットキーバリアダイオードを有するインバータが実装されて前記コイルに供給する交流電流を生成する基板と、
前記シャフトを支持する第1のベアリングと前記第1のベアリングよりも前記基板に近い位置に設けられて前記シャフトを支持する第2のベアリングと、を備え
前記基板は前記シャフトの回転軸方向に対して略垂直に設けられ、
前記インバータは前記第2のベアリングと対向する面と反対側の前記基板の面に実装され、
前記基板は前記固定子を固着する樹脂でモールドされている
ことを特徴とするモータ。
A stator that is arranged in a ring, an insulating member is attached to the iron core, and the coil is wound;
A rotor having a shaft, provided on the inner periphery of the stator and rotating;
A substrate on which an inverter having a Schottky barrier diode made of a wide bandgap semiconductor that prevents a reverse current during switching and a switching element is mounted to generate an alternating current supplied to the coil;
A first bearing that supports the shaft, and a second bearing that is provided closer to the substrate than the first bearing and supports the shaft ,
The substrate is provided substantially perpendicular to the rotation axis direction of the shaft,
The inverter is mounted on the surface of the substrate opposite to the surface facing the second bearing;
The motor, wherein the substrate is molded with a resin that fixes the stator.
前記ロータと近接して配置されて前記ロータの位置を検出するセンサが前記基板に実装され、
前記インバータは前記センタと同じ前記基板の面に表面実装されていること
を特徴とする請求項に記載のモータ。
A sensor that is disposed in proximity to the rotor and detects the position of the rotor is mounted on the substrate,
The motor according to claim 1 , wherein the inverter is surface-mounted on the same surface of the substrate as the center.
前記インバータの前記スイッチング素子と前記ショットキーバリアダイオードは樹脂でパッケージされ、前記樹脂の厚さは前記センサより薄いことを特徴とする請求項に記載のモータ。 The motor according to claim 2 , wherein the switching element and the Schottky barrier diode of the inverter are packaged with a resin, and the resin is thinner than the sensor. 前記ワイドバンドギャップ半導体はシリコンカーバイド、窒化ガリウム及びダイヤモンドのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載のモータ。 Motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the wide band gap semiconductor is silicon carbide, or gallium nitride and diamond. 請求項1乃至のいずれかに記載のモータと、
前記シャフトに取り付けられて回転して空気を吸気するファンと、
前記ファンを収納し、前記空気を排気するダクトを有する筐体と、を備え、
前記基板は前記シャフトの回転軸と略垂直に配置されていることを特徴とする換気扇。
A motor according to any one of claims 1 to 4 ,
A fan attached to the shaft and rotating to inhale air;
A housing that houses the fan and has a duct that exhausts the air,
The ventilation fan characterized by the said board | substrate being arrange | positioned substantially perpendicular to the rotating shaft of the said shaft.
請求項1乃至のいずれかに記載のモータと、
前記シャフトに取り付けられて回転して空気を吸気するファンと、
圧縮機で圧縮された高温冷媒が流れ、前記高温冷媒が前記空気と熱交換して低温冷媒となる熱交換器と、を備え、
前記基板は前記シャフトの回転軸と略垂直に配置されていることを特徴とする熱交換ユニット。
A motor according to any one of claims 1 to 4 ,
A fan attached to the shaft and rotating to inhale air;
A high-temperature refrigerant compressed by a compressor flows, and the high-temperature refrigerant exchanges heat with the air to become a low-temperature refrigerant, and a heat exchanger,
The heat exchange unit, wherein the substrate is disposed substantially perpendicular to a rotation axis of the shaft.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5804974B2 (en) * 2012-02-27 2015-11-04 三菱電機株式会社 Motor and motor control system
JP2014140288A (en) * 2012-12-20 2014-07-31 Yaskawa Electric Corp Rotary electric machine and housing of the same
JP2015099829A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 ダイキン工業株式会社 Fan drive device
JP6447713B2 (en) * 2015-03-30 2019-01-09 株式会社デンソー Blower
WO2018189779A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-18 三菱電機株式会社 Electric motor, air blower, outdoor unit, and air conditioner
CN109424539A (en) * 2017-08-31 2019-03-05 杭州三花研究院有限公司 Electronic oil pump
CN113824964B (en) * 2021-10-28 2023-01-10 深圳市泰和联安防电子有限公司 Decoder for video monitoring

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2960754B2 (en) * 1990-07-06 1999-10-12 株式会社日立製作所 Fan drive motor
JP3624321B2 (en) * 1994-07-28 2005-03-02 日本電産シバウラ株式会社 Electric motor rotor
JPH11281120A (en) * 1998-03-27 1999-10-15 Toshiba Corp Ventilation fan for duct
JP4670273B2 (en) * 2004-08-04 2011-04-13 パナソニック株式会社 Duct fan
JP5186095B2 (en) * 2006-10-02 2013-04-17 株式会社日立製作所 Gate drive circuit
JP2009118628A (en) * 2007-11-06 2009-05-28 Panasonic Corp Molded motor
JP5770412B2 (en) * 2008-01-31 2015-08-26 ダイキン工業株式会社 Power converter

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