JP5204554B2

JP5204554B2 - motor

Info

Publication number: JP5204554B2
Application number: JP2008138425A
Authority: JP
Inventors: 健一加藤
Original assignee: Nidec Techno Motor Corp
Current assignee: Nidec Techno Motor Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: CN101594016A; JP2009290936A; CN101594016B

Description

本発明は、複数の相の巻線への通電をスイッチング素子によって制御するモータに関し、特に、該スイッチング素子の温度対策の技術分野に係るものである。 The present invention relates to a motor that controls energization of a plurality of phases of windings by a switching element, and particularly relates to a technical field of measures against temperature of the switching element.

従来より、様々な装置の駆動源としてモータが用いられている。一般的な構成のモータは、複数の相の巻線を有する略円筒状の固定子と、回転可能に軸支された軸部に固定子の内方に位置するように磁石が設けられていて、該固定子に対して回転可能に構成された回転子と、を備えている。このようなモータでは、スイッチング素子のスイッチング動作によって上記固定子の複数の相の巻線に対して順に通電し、上記固定子内に回転磁界を形成することにより、上記磁石を備えた回転子を回転駆動させている。 Conventionally, motors have been used as drive sources for various devices. A motor having a general configuration includes a substantially cylindrical stator having a plurality of phases of windings, and a magnet provided on a shaft portion rotatably supported by the shaft so as to be positioned inside the stator. And a rotor configured to be rotatable with respect to the stator. In such a motor, a plurality of phases of the stator are sequentially energized by a switching operation of the switching element, and a rotating magnetic field is formed in the stator, whereby the rotor having the magnet is provided. It is driven to rotate.

また、上述のような構成を有するモータでは、例えば特許文献１に開示されるとおり、略円筒状の固定子の軸線方向外方に該軸線と交差する方向に延びるように、上記スイッチング素子を有する半導体チップが実装された基板が配置されている。これにより、上記基板を固定子に対してコンパクトに配置することができ、モータ全体をコンパクトな構成にすることができる。
特開２００７−２９５７３３号公報 Moreover, in the motor having the above-described configuration, for example, as disclosed in Patent Document 1, the switching element is provided so as to extend outward in the axial direction of the substantially cylindrical stator in a direction crossing the axial line. A substrate on which a semiconductor chip is mounted is disposed. Thereby, the said board | substrate can be arrange | positioned compactly with respect to a stator, and the whole motor can be made into a compact structure.
JP 2007-295733 A

ところで、上述のように、固定子の軸線方向外方に該軸線と交差する方向に延びるように基板を配置する場合、モータのコンパクト化は図れるものの、該基板上に実装される半導体チップと固定子の巻線との距離が近くなり、該巻線に通電した際に発生する熱が上記半導体チップに伝わってしまう。 By the way, as described above, when the substrate is disposed so as to extend outward in the axial direction of the stator so as to extend in a direction intersecting with the axial line, the motor can be made compact, but the semiconductor chip mounted on the substrate is fixed. The distance from the child winding becomes close, and heat generated when the winding is energized is transferred to the semiconductor chip.

そうすると、上記半導体チップでは、スイッチング素子のスイッチング動作によって温度が上昇するだけでなく、上記固定子の巻線で発生した熱によってさらに温度上昇することになる。そのため、上記スイッチング素子を適切な動作温度に保つためには、該スイッチング素子のスイッチング動作を制限する必要が生じるが、この場合には、モータの出力も制限されることになる。 Then, in the semiconductor chip, not only the temperature rises due to the switching operation of the switching element, but also the temperature rises due to the heat generated in the stator winding. Therefore, in order to keep the switching element at an appropriate operating temperature, it is necessary to limit the switching operation of the switching element. In this case, the output of the motor is also limited.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の相の巻線が軸線周りに略円環状に配置されてなる固定子の軸線方向外方に、該軸線と交差する方向に延びるように、スイッチング素子を有する半導体チップが実装された基板が配置されるモータにおいて、固定子の巻線で発生する熱によってスイッチング素子のスイッチング動作が制限されないような構成を得ることにある。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to be outward in the axial direction of the stator in which a plurality of phase windings are arranged in a substantially annular shape around the axis. In a motor on which a substrate on which a semiconductor chip having a switching element is mounted so as to extend in a direction intersecting with the axis is configured such that the switching operation of the switching element is not limited by heat generated in the stator windings There is in getting.

上記目的を達成するために、本発明に係るモータでは、スイッチング素子を有する半導体チップを、該スイッチング素子のスイッチング動作時に巻線の発熱によって温度があまり高くならないような位置に配置することで、該スイッチング素子が巻線の発熱の影響をあまり受けないようにした。 In order to achieve the above object, in the motor according to the present invention, the semiconductor chip having the switching element is arranged at a position where the temperature is not so high due to heat generation of the winding during the switching operation of the switching element. The switching element is not affected by the heat generated by the winding.

具体的には、第１の発明は、複数の相の巻線が軸線周りに略円環状に配置されてなる固定子と、該固定子の軸線方向外方に該軸線と交差する方向に延びるように配置され、上記巻線に対する通電を制御するためのスイッチング素子を有する複数の半導体チップが実装された基板と、を備えたモータを対象とする。 Specifically, the first invention is a stator in which a plurality of phase windings are arranged in a substantially annular shape around an axis, and extends in the direction intersecting the axis outward in the axial direction of the stator. And a substrate on which a plurality of semiconductor chips having switching elements for controlling energization to the windings are mounted.

そして、上記半導体チップは、上記固定子の軸線方向から見て、少なくとも一部が、該半導体チップ内のスイッチング素子のスイッチング動作時に通電しない相の巻線及び該巻線と隣り合う巻線との間に形成される間隙のうち、少なくとも一方と重なるように、上記基板上に配置されているものとする。 When viewed from the axial direction of the stator, the semiconductor chip includes at least a part of a winding that is not energized during a switching operation of the switching element in the semiconductor chip and a winding adjacent to the winding. It is assumed that it is arranged on the substrate so as to overlap at least one of the gaps formed therebetween.

以上の構成により、半導体チップ内のスイッチング素子は、該素子のスイッチング動作時に通電しない相の巻線や、該巻線と隣り合う巻線との間に形成される間隙の近くに配置されるため、スイッチング動作しているスイッチング素子を、スイッチング動作時に発熱する巻線からできるだけ遠ざけることができる。これにより、上記スイッチング素子自身がスイッチング動作しているときに、該スイッチング素子に巻線の熱が伝わるのを極力、防止することができる。したがって、上記スイッチング素子が、巻線に通電した際に発生する熱によって高温になるのを防止することができ、該スイッチング素子のスイッチング動作が上記巻線で発生した熱によって制限されるのを防止できる。 With the above configuration, the switching element in the semiconductor chip is arranged near the gap formed between the winding of the phase that is not energized during the switching operation of the element and between the winding and the adjacent winding. The switching element that is performing the switching operation can be as far as possible from the winding that generates heat during the switching operation. Thereby, when the switching element itself performs a switching operation, it is possible to prevent the heat of the winding from being transmitted to the switching element as much as possible. Accordingly, it is possible to prevent the switching element from becoming hot due to heat generated when the winding is energized, and to prevent the switching operation of the switching element from being limited by the heat generated in the winding. it can.

上述の構成において、上記半導体チップは、上記固定子の軸線方向から見て上記間隙と重なるように、上記基板上に配置されているものとする（第２の発明）。ここで、固定子の巻線は、鉄心にコイルを捲回してなるため、該固定子の軸線方向端部において、隣り合う巻線間には隙間が形成される。そのため、上記固定子の軸線方向から見て、上記隣り合う巻線同士の間隙と重なるように半導体チップを位置付けることで、半導体チップが実装された基板を固定子により近接して配置することが可能となり、モータの小型化を図れる。なお、このように、固定子に対して基板を近接して配置しても、上述のとおり、該基板上の半導体チップは、該固定子の軸線方向から見て、スイッチング素子のスイッチング動作時に通電しない相の巻線と隣り合う巻線との間に形成される間隙と重なるように位置付けられるため、該スイッチング素子が巻線の熱の影響を受けるのを極力、防止することができる。 In the above configuration, the semiconductor chip is arranged on the substrate so as to overlap the gap when viewed from the axial direction of the stator (second invention). Here, since the stator winding is formed by winding a coil around an iron core, a gap is formed between adjacent windings at the axial end of the stator. Therefore, when the semiconductor chip is positioned so as to overlap the gap between the adjacent windings when viewed from the axial direction of the stator, the substrate on which the semiconductor chip is mounted can be disposed closer to the stator. Thus, the motor can be reduced in size. Even when the substrate is arranged close to the stator in this way, as described above, the semiconductor chip on the substrate is energized during the switching operation of the switching element as viewed from the axial direction of the stator. Since it is positioned so as to overlap with the gap formed between the winding of the non-phase and the adjacent winding, it is possible to prevent the switching element from being affected by the heat of the winding as much as possible.

また、上記基板の上記固定子側の面上には、該固定子に対して回転する回転子の回転位置を検出するための回転位置検出手段が設けられていて、上記半導体チップも上記基板の固定子側の面上に実装されているのが好ましい（第３の発明）。 Further, on the surface of the substrate on the stator side, rotation position detecting means for detecting the rotation position of the rotor rotating with respect to the stator is provided, and the semiconductor chip is also mounted on the substrate. It is preferably mounted on the surface on the stator side (third invention).

このように、基板の一方の面上に回転子の回転位置検出手段を設けるとともに、上記半導体チップも実装することで、片面実装の基板を用いることができるため、両面実装の基板を用いる場合よりもコスト低減を図れる。しかも、上記回転位置検出手段や半導体チップを上記基板の固定子側の面上に設けることで、該回転位置検出手段や半導体チップなどの基板上の突出部分を上記固定子の巻線同士の間隙内に位置付けることができ、モータのコンパクト化を図ることも可能になる。なお、上述のように片面実装する場合には、基板上の半導体チップと固定子の巻線との間隔が近くなって、該半導体チップに巻線で発生した熱が伝わりやすくなるが、上述の第１、第２の各発明のような構成を適用することで、巻線から半導体チップへの伝熱を極力、抑えることができ、スイッチング素子のスイッチング動作が巻線の熱の影響によって制限されるのを防止することができる。 As described above, since the rotational position detecting means of the rotor is provided on one surface of the substrate and the semiconductor chip is also mounted, a single-sided mounting substrate can be used, so that a double-sided mounting substrate is used. Can also reduce costs. In addition, by providing the rotational position detecting means and the semiconductor chip on the surface of the substrate on the stator side, the protruding portions on the substrate such as the rotational position detecting means and the semiconductor chip are arranged so that the gaps between the windings of the stator. Therefore, the motor can be made compact. In addition, when mounting on one side as described above, the distance between the semiconductor chip on the substrate and the winding of the stator is reduced, and heat generated by the winding is easily transmitted to the semiconductor chip. By applying the configurations as in the first and second inventions, heat transfer from the winding to the semiconductor chip can be suppressed as much as possible, and the switching operation of the switching element is limited by the influence of the heat of the winding. Can be prevented.

また、上記半導体チップは、上記固定子の巻線に対して電流上流側に位置する上流側スイッチング素子と、該巻線に対して電流下流側に位置する下流側スイッチング素子とを備えていてもよい（第４の発明）。 The semiconductor chip may include an upstream switching element located on the current upstream side with respect to the stator winding, and a downstream switching element located on the current downstream side with respect to the winding. Good (fourth invention).

このように、一つの半導体チップに２つのスイッチング素子が含まれている場合でも、上述の第１の発明のように半導体チップを配置することで、スイッチング素子が巻線で発生した熱の影響を受けるのを極力、防止できる。 As described above, even when two switching elements are included in one semiconductor chip, by arranging the semiconductor chip as in the first aspect, the influence of the heat generated by the switching elements on the windings can be reduced. As much as possible can be prevented.

また、上記半導体チップと上記固定子の軸線方向の一方の端部との間に形成される間隙が、樹脂によって封止されているのが好ましい（第５の発明）。このように、半導体チップと固定子の軸線方向の一方の端部との間に形成される間隙が樹脂によって封止された構成では、空気よりも熱伝導率の高い樹脂によって、固定子の巻線で発生した熱がスイッチング素子に伝わりやすい。したがって、上述のような構成において、上記各発明の構成を適用することで、巻線で発生した熱によってスイッチング素子が高温になるのを防止することができ、該スイッチング素子のスイッチング動作が制限されるのを防止することができる。 Moreover, it is preferable that a gap formed between the semiconductor chip and one end in the axial direction of the stator is sealed with resin (fifth invention). Thus, in the configuration in which the gap formed between the semiconductor chip and one end in the axial direction of the stator is sealed with resin, the stator winding is made by resin having higher thermal conductivity than air. Heat generated in the wire is easily transferred to the switching element. Therefore, in the above-described configuration, by applying the configuration of each of the above inventions, it is possible to prevent the switching element from becoming high temperature due to the heat generated in the winding, and the switching operation of the switching element is limited. Can be prevented.

さらに、上記固定子は、３相の巻線を備えていて、上記スイッチング素子は、スイッチング動作によって上記各相の巻線に通電するように構成されているのが好ましい（第６の発明）。このように３相の巻線を備えた固定子では、該３相の巻線のうち２相の巻線にのみ電流が流れて、通電しない巻線が１相、存在するため、この１相の巻線の周りに、他の２相の巻線に通電させる際にスイッチング動作するスイッチング素子の半導体チップを配置することで、３相の巻線を有する一般的な構成のモータにおいても、スイッチング素子に巻線で発生する熱が伝わるのを極力、防止することができる。 Further, it is preferable that the stator includes a three-phase winding, and the switching element is configured to energize the windings of the respective phases by a switching operation (sixth invention). In the stator having three-phase windings as described above, there is a single-phase winding in which current flows only through two-phase windings among the three-phase windings, and thus this one-phase winding. Even in a motor with a general configuration having a three-phase winding, a semiconductor chip of a switching element that performs a switching operation when energizing other two-phase windings is arranged around the winding of It is possible to prevent the heat generated by the winding from being transmitted to the element as much as possible.

以上より、本発明に係るモータによれば、スイッチング素子を有する半導体チップは、固定子の軸線方向から見て、少なくともその一部が該スイッチング素子のスイッチング動作時に通電しない相の巻線及び該巻線と隣り合う巻線との間隙のうち少なくとも一方と重なるように、基板上に配置されるため、上記半導体チップが上記スイッチング動作時に通電した巻線で発生する熱の影響を受けるのを極力防止することができ、これにより、スイッチング素子のスイッチング動作が制限されてモータ出力が抑えられるのを防止できる。 As described above, according to the motor of the present invention, the semiconductor chip having the switching element, when viewed from the axial direction of the stator, at least part of the winding and the winding of the phase that is not energized during the switching operation of the switching element. Since it is arranged on the substrate so as to overlap at least one of the gaps between the wire and the adjacent winding, it is possible to prevent the semiconductor chip from being affected by the heat generated by the winding that is energized during the switching operation. Accordingly, it is possible to prevent the switching operation of the switching element from being restricted and the motor output from being suppressed.

また、第２の発明によれば、上記半導体チップは、上記固定子の軸線方向から見て上記間隙に重なるように基板上に配置されるため、該固定子に対して半導体チップの実装された基板をより近くに配置することができ、モータのコンパクト化を図れる。 According to the second invention, since the semiconductor chip is arranged on the substrate so as to overlap the gap when viewed from the axial direction of the stator, the semiconductor chip is mounted on the stator. A board | substrate can be arrange | positioned closer and the compactness of a motor can be achieved.

また、第３の発明によれば、基板の固定子側の面に、上記半導体チップ及び回転子の回転位置を検出する回転位置検出手段が設けられている構成において、上記各発明の構成を適用することにより、片面実装の低コストな構成においても、巻線の発熱によってスイッチング素子のスイッチング動作が制限されるのを防止できる。また、第４の発明のように、上記半導体チップが上流側スイッチング素子と下流側スイッチング素子とを備えている構成においても、上記各発明の構成を適用することで、巻線の発熱によりスイッチング素子のスイッチング動作が制限されるのを防止できる。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration in which the rotational position detecting means for detecting the rotational position of the semiconductor chip and the rotor is provided on the surface of the substrate on the stator side, the configuration of each of the above inventions is applied. By doing so, it is possible to prevent the switching operation of the switching element from being limited by the heat generation of the windings even in a low-cost configuration of single-sided mounting. Further, in the configuration in which the semiconductor chip includes the upstream side switching element and the downstream side switching element as in the fourth aspect of the invention, by applying the configuration of each aspect of the invention, the switching element is generated by the heat generation of the winding. It is possible to prevent the switching operation from being restricted.

また、第５の発明によれば、上記半導体チップと上記固定子の軸線方向の一方の端部との間に形成される間隙に樹脂を充填した、熱の伝わりやすい構成においても、上記各発明の構成を適用することで、上記半導体チップの温度上昇を防止することができる。したがって、上述のような構成でも、上記固定子の巻線で発生する熱によってスイッチング素子のスイッチング動作が制限されるのを防止することができる。 Further, according to the fifth invention, each of the inventions described above can be applied to a structure in which a resin is filled in a gap formed between the semiconductor chip and one end of the stator in the axial direction and heat is easily transmitted. By applying this configuration, the temperature rise of the semiconductor chip can be prevented. Therefore, even in the configuration as described above, it is possible to prevent the switching operation of the switching element from being limited by the heat generated in the winding of the stator.

さらに、第６の発明によれば、３相の巻線を有するモータの場合には、通電しない巻線が１相、存在するため、この１相の巻線の周辺に他の２相の巻線に通電させるためのスイッチング素子を配置することで、該巻線の熱によってスイッチング素子のスイッチング動作が制限されるのを防止できる。 Further, according to the sixth invention, in the case of a motor having three-phase windings, there is one phase of winding that is not energized, and therefore other two-phase windings are provided around the one-phase winding. By arranging the switching element for energizing the wire, it is possible to prevent the switching operation of the switching element from being limited by the heat of the winding.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《実施形態１》
−全体構成−
本発明の実施形態１について以下で説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るモータ１は、制御回路３０によって所定のタイミングで固定子２の巻線１３に電力を供給することにより、該固定子２に対して回転子３を回転駆動させる、いわゆるブラシレスＤＣモータである。具体的には、上記モータ１は、複数の巻線１３，１３，…が軸線Ｐ周りに略円環状に配置されてなる略円筒状の固定子２と、該固定子２の内方に回転可能に配置される回転子３と、上記固定子２の複数の巻線１３，１３，…への通電を制御するための制御回路３０を有する基板４と、これらの固定子２、回転子３及び基板４などの構成部品を覆うケーシング５とを備えている。すなわち、上記モータ１は、上記制御回路３０によって上記固定子２の複数の巻線１３，１３，…への通電を制御することによって、該固定子２内に回転磁界を形成し、これにより、上記回転子３を回転駆動するように構成されている。 Embodiment 1
-Overall configuration-
Embodiment 1 of the present invention will be described below. As shown in FIGS. 1 and 2, the motor 1 according to this embodiment rotates with respect to the stator 2 by supplying power to the windings 13 of the stator 2 at a predetermined timing by the control circuit 30. This is a so-called brushless DC motor that drives the child 3 to rotate. Specifically, the motor 1 includes a substantially cylindrical stator 2 in which a plurality of windings 13, 13,... Are arranged in a substantially annular shape around the axis P, and rotates inward of the stator 2. The rotor 3 that can be arranged, the substrate 4 having a control circuit 30 for controlling the energization of the plurality of windings 13, 13,... Of the stator 2, and the stator 2 and the rotor 3. And a casing 5 that covers components such as the substrate 4. That is, the motor 1 forms a rotating magnetic field in the stator 2 by controlling energization to the plurality of windings 13, 13,. The rotor 3 is configured to rotate.

上記固定子２は、複数の鋼板を積層してなる固定子鉄心１１と、該固定子鉄心１１上に巻回される複数のコイル１２，１２，…とを備えている。上記固定子鉄心１１を構成する各鋼板は、リング状のコアバック部と該コアバック部から内方に向かって突出する複数のティース部とを有していて、それらを積層することによって、固定子鉄心１１のコアバック部１１ａ及びティース部１１ｂが構成されている。すなわち、上記ティース部１１ｂは、上記固定子鉄心１１の内方に上記回転子３を収納可能な空間が形成されるように、上記コアバック部１１ａから固定子２内方に向かって突出している。上記コイル１２は、上記複数のティース部１１ｂ，１１ｂ，…上にそれぞれ巻回されて、各巻線１３を構成している。すなわち、複数の巻線１３，１３，…が軸線Ｐの周りに略環状に配置されることにより、上記固定子２が構成されている。なお、上記各巻線１３は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の巻線を構成するように、互いに接続されている。 The stator 2 includes a stator core 11 formed by laminating a plurality of steel plates, and a plurality of coils 12, 12,... Wound on the stator core 11. Each steel plate constituting the stator core 11 has a ring-shaped core back portion and a plurality of teeth portions protruding inward from the core back portion, and is fixed by laminating them. The core back part 11a and the teeth part 11b of the core iron core 11 are comprised. That is, the teeth portion 11 b protrudes from the core back portion 11 a toward the inside of the stator 2 so that a space capable of accommodating the rotor 3 is formed inside the stator core 11. . The coil 12 is wound on each of the plurality of tooth portions 11b, 11b,. That is, the stator 2 is configured by arranging a plurality of windings 13, 13,... Each of the windings 13 is connected to each other so as to constitute a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase winding.

なお、上記図１に示すように、上記ティース部１１ｂ上のコイル１２が巻回される部分には、固定子２とコイル１２との間を電気的に絶縁するための絶縁部１４が形成されている。この絶縁部１４は、絶縁性の樹脂からなり、上記ティース部１１ｂの表面を覆う絶縁層１４ａと、該ティース部１１ｂの先端部及び基端部の位置にそれぞれ立設された側壁１４ｂ，１４ｂと、上記基板４を支持するための支持部１４ｃとを備えている。この側壁１４ｂ，１４ｂを設けることにより、上記ティース部１１ｂに巻回されているコイル１２の垂れ線が該ティース部１１ｂ外へはみ出すのを防止することができる。 As shown in FIG. 1, an insulating portion 14 for electrically insulating the stator 2 and the coil 12 is formed at a portion where the coil 12 on the tooth portion 11 b is wound. ing. The insulating portion 14 is made of an insulating resin, and includes an insulating layer 14a that covers the surface of the tooth portion 11b, and side walls 14b and 14b that are erected at positions of a distal end portion and a proximal end portion of the tooth portion 11b, respectively. And a support portion 14c for supporting the substrate 4. By providing the side walls 14b and 14b, it is possible to prevent the perpendicular line of the coil 12 wound around the tooth portion 11b from protruding outside the tooth portion 11b.

上記回転子３は、棒状に形成された軸部２１と、該軸部２１上に一体的に回転するように設けられた磁石部２２とを備えている。上記軸部２１は、その両端部でベアリング６，７によって回転可能に軸支されているとともに、一方の端部がケーシング５外へ突出していて、回転子３の回転を外部へ出力可能に構成されている。上記磁石部２２は、上記固定子２内に回転子３を挿通させた状態で、該固定子２の内方に位置するように上記軸部２１上に設けられている。また、上記磁石部２２は、上記固定子２内で発生する回転磁界によって回転子３が回転するように複数の磁石が配置されてなる。ここで、上記ベアリング６，７は、後述するように、それぞれ、上記ケーシング５に固定されたブラケット４１，４２によって保持されているため、上記固定子２の回転磁界によって上記磁石部２２に回転駆動力が発生した場合には、回転子３をケーシング５に対して回転させることができる。 The rotor 3 includes a shaft portion 21 formed in a rod shape, and a magnet portion 22 provided to rotate integrally with the shaft portion 21. The shaft portion 21 is rotatably supported by bearings 6 and 7 at both ends thereof, and one end portion projects out of the casing 5 so that the rotation of the rotor 3 can be output to the outside. Has been. The magnet portion 22 is provided on the shaft portion 21 so as to be positioned inward of the stator 2 in a state where the rotor 3 is inserted through the stator 2. The magnet unit 22 includes a plurality of magnets arranged so that the rotor 3 is rotated by a rotating magnetic field generated in the stator 2. Here, since the bearings 6 and 7 are respectively held by brackets 41 and 42 fixed to the casing 5 as will be described later, the bearings 6 and 7 are rotationally driven to the magnet portion 22 by the rotating magnetic field of the stator 2. When a force is generated, the rotor 3 can be rotated with respect to the casing 5.

上記基板４は、図５に破線で示すように、略円盤状の樹脂部材の中央部分に回転子３が挿通するための挿通孔が設けられて、略ドーナツ状に形成されたものである。また、上記基板４は、上記図１に示すように、上記固定子２の固定子鉄心１１上に形成された支持部１４ｃによって支持されて、上記固定子２の軸線方向の一方の端部を覆うように配設されている。上記基板４には、上記回転子３を固定子２内で回転させるように、該固定子２の各巻線１３に所定のタイミングで通電する制御回路３０と、上記回転子３の回転位置を検出するための回転位置検出回路２５とが設けられている。上記基板４の構成については、詳しくは後述する。 As shown by a broken line in FIG. 5, the substrate 4 is formed in a substantially donut shape by providing an insertion hole through which the rotor 3 is inserted in a central portion of a substantially disk-shaped resin member. Further, as shown in FIG. 1, the substrate 4 is supported by a support portion 14 c formed on the stator core 11 of the stator 2, and has one end in the axial direction of the stator 2. It is arrange | positioned so that it may cover. A control circuit 30 for energizing each winding 13 of the stator 2 at a predetermined timing so that the rotor 3 is rotated in the stator 2 and a rotational position of the rotor 3 are detected on the substrate 4. A rotational position detection circuit 25 is provided. The configuration of the substrate 4 will be described later in detail.

上記固定子２及び基板４は、上記ケーシング５内で樹脂８によって封止されている。この樹脂８は、例えば熱硬化性樹脂からなり、上述の固定子２及び基板４だけでなく、上記ブラケット４１，４２も含めて、モータ１内の構成部品を一体化している。すなわち、この実施形態に係るモータ１は、固定子２の表面及び近傍の隙間のほぼ全体が樹脂８によって覆われた、いわゆるモールドモータである。なお、上記樹脂８で各構成部品を封止する場合には、金型内に構成部品を収納した状態で、該金型内に溶融した樹脂８を注入して固化すればよい。 The stator 2 and the substrate 4 are sealed with a resin 8 in the casing 5. The resin 8 is made of, for example, a thermosetting resin, and integrates the components in the motor 1 including the brackets 41 and 42 as well as the stator 2 and the substrate 4 described above. That is, the motor 1 according to this embodiment is a so-called molded motor in which almost the entire surface of the stator 2 and the gap in the vicinity thereof are covered with the resin 8. When each component is sealed with the resin 8, the molten resin 8 may be injected into the mold and solidified in a state where the component is stored in the mold.

上記ケーシング５は、略有底円筒状の樹脂部材であり、上記固定子２などの構成部品を覆うように設けられている。このケーシング５は、上記樹脂８によって固定子２や基板４等を封止した後、その外側に形成される。 The casing 5 is a substantially bottomed cylindrical resin member, and is provided so as to cover components such as the stator 2. The casing 5 is formed on the outside after the stator 2 and the substrate 4 are sealed with the resin 8.

上記ケーシング５の底部（図１では上面）の中央付近には、ケーシング５の外方に膨出するように膨出部５ｂが形成されているとともに、この膨出部５ｂの中央部分には上記回転子３の軸部２１が挿通可能な穴部５ａが形成されている。上記膨出部５ｂのケーシング内方には、金属製のブラケット４１が配置されていて、該ブラケット４１のケーシング内方には、上記軸部２１の一端側を回転可能に支持するための上記ベアリング６が配設されている。 A bulging portion 5b is formed near the center of the bottom portion (upper surface in FIG. 1) of the casing 5 so as to bulge outward from the casing 5, and the central portion of the bulging portion 5b includes the bulging portion 5b. A hole 5a through which the shaft 21 of the rotor 3 can be inserted is formed. A metal bracket 41 is disposed inside the casing of the bulging portion 5b, and the bearing for rotatably supporting one end side of the shaft portion 21 is provided inside the casing of the bracket 41. 6 is disposed.

上記略有底円筒状のケーシング５の開口側は、金属製のブラケット４２によって覆われている。このブラケット４２は、平面視で略円形状の部材であり、その外周端部で上記ケーシング５の開口部分の周縁部に固定されている。また、上記ブラケット４２には、その中央部分がケーシング外方に向かって膨出する膨出部４２ａが形成されていて、この膨出部４２ａのケーシング内方には、上記回転子３の軸部２１の他端側を回転可能に支持するためのベアリング７が配設されている。 The opening side of the substantially bottomed cylindrical casing 5 is covered with a metal bracket 42. The bracket 42 is a substantially circular member in plan view, and is fixed to the peripheral edge portion of the opening portion of the casing 5 at the outer peripheral end portion thereof. Further, the bracket 42 is formed with a bulging portion 42a whose central portion bulges toward the outside of the casing, and the shaft portion of the rotor 3 is formed inside the casing of the bulging portion 42a. A bearing 7 for rotatably supporting the other end of 21 is disposed.

また、上記ケーシング５の側面には、一端側が上記基板４に接続された、接続端子としてのブッシング４３がケーシング外方に突出するように、側面穴部５ｃが形成されている。 Further, a side hole 5c is formed on the side surface of the casing 5 so that a bushing 43 as a connection terminal, one end of which is connected to the substrate 4, protrudes outward from the casing.

−基板−
上述のように、上記基板４上には、制御回路３０及び回転位置検出回路２５（回転位置検出手段）が設けられている。これらの制御回路３０及び回転位置検出回路２５は、半導体素子等の各種素子によって構成されており、これらの素子が上記基板４の表面（固定子２側の面）に実装されている。以下で、上記制御回路３０及び回転位置検出回路２５の構成について説明する。 -Board-
As described above, the control circuit 30 and the rotation position detection circuit 25 (rotation position detection means) are provided on the substrate 4. The control circuit 30 and the rotational position detection circuit 25 are composed of various elements such as semiconductor elements, and these elements are mounted on the surface of the substrate 4 (surface on the side of the stator 2). Hereinafter, the configurations of the control circuit 30 and the rotational position detection circuit 25 will be described.

上記制御回路３０は、図２に示すように、上記固定子２（図中ではＭ）の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に対する通電のＯＮ／ＯＦＦを行う複数のスイッチング素子３２，３２，…（図の例では６個のスイッチング素子）が三相ブリッジ結線されたスイッチング回路３１と、該各スイッチング素子３２の駆動を制御するための制御部３５とを備えている。 As shown in FIG. 2, the control circuit 30 has a plurality of switching units for turning ON / OFF the energization of the three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) windings of the stator 2 (M in the figure). A switching circuit 31 in which elements 32, 32,... (Six switching elements in the example shown in the figure) are three-phase bridge-connected, and a control unit 35 for controlling the driving of each switching element 32 are provided.

上記スイッチング回路３１は、２つのスイッチング素子３２，３２を直列に接続してなる３つのスイッチングレグ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが、互いに並列に接続されたもので、各スイッチングレグ３３ａ，３３ｂ，３３ｃにおいて、スイッチング素子３２，３２間の中点が上記固定子２の各相の巻線に接続されている。なお、本実施形態では、上記スイッチングレグ毎に半導体チップｕ，ｖ，ｗが構成されているものとする（図中の破線）。また、以下の説明において、上記各スイッチングレグ３３ａ，３３ｂ，３３ｃで上記固定子２の上流側に位置するスイッチング素子を上流側スイッチング素子、該固定子２の下流側に位置するスイッチング素子を下流側スイッチング素子という。 In the switching circuit 31, three switching legs 33a, 33b, 33c formed by connecting two switching elements 32, 32 in series are connected in parallel to each other. In each switching leg 33a, 33b, 33c, A midpoint between the switching elements 32 and 32 is connected to a winding of each phase of the stator 2. In the present embodiment, it is assumed that semiconductor chips u, v, and w are configured for each switching leg (broken line in the figure). Further, in the following description, in each of the switching legs 33a, 33b, and 33c, the switching element positioned on the upstream side of the stator 2 is the upstream switching element, and the switching element positioned on the downstream side of the stator 2 is the downstream side. It is called a switching element.

上記スイッチング回路３１における各スイッチング素子３２のスイッチング動作のタイムチャートを図３に示す。この図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線１３に通電させる上流側スイッチング素子（図中では、ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ）は、電気角で１２０度ごとに、通電する相が変化するようにスイッチング制御されている。また、下流側スイッチング素子（図中のＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）も、電気角で１２０度ごとに、上記上流側スイッチング素子のスイッチング動作によって通電していない相の一つに通電するようにスイッチング制御されている。なお、本実施形態では、上記下流側スイッチング素子において、上記電気角１２０度よりも細かい周期で通電のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すチョッピング制御が行われている。 A time chart of the switching operation of each switching element 32 in the switching circuit 31 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the upstream side switching elements (UH, VH, and WH in the figure) for energizing the U-phase, V-phase, and W-phase windings 13 energize every 120 degrees in electrical angle. Switching control is performed so that the phase changes. In addition, the downstream switching element (UL, VL, WL in the figure) is also switched so that one of the phases that is not energized by the switching operation of the upstream switching element is energized every 120 degrees in electrical angle. Has been. In the present embodiment, chopping control that repeats ON / OFF of energization at a cycle smaller than the electrical angle of 120 degrees is performed in the downstream switching element.

上記スイッチング素子３２のスイッチング動作によって得られる通電パターンを一覧にしたものを図４に示す。この図４に示すように、上記上流側スイッチング素子及び下流側スイッチング素子のうち、オン状態になるスイッチング素子３２に対応する相の巻線１３にのみ電流が流れ、オフ状態のスイッチング素子３２に対応する相の巻線１３には電流は流れない。すなわち、本実施形態のような３相の巻線１３を有し、６個のスイッチング素子３２が三相ブリッジ結線されたモータ１の場合には、必ず１相の巻線１３には電流が流れない状態となる。 A list of energization patterns obtained by the switching operation of the switching element 32 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, among the upstream side switching element and the downstream side switching element, a current flows only through the winding 13 of the phase corresponding to the switching element 32 that is turned on, and corresponds to the switching element 32 that is turned off. No current flows through the winding 13 of the phase. That is, in the case of the motor 1 having the three-phase winding 13 and the six switching elements 32 connected in a three-phase bridge as in this embodiment, a current always flows through the one-phase winding 13. No state.

上記制御部３５は、上記スイッチング回路３１内の各スイッチング素子３２を、入力される速度指令電圧Ｖｓｐに基づいて駆動制御するように構成されている。具体的には、上記制御部３５は、図２に示すように、上記速度指令電圧Ｖｓｐに基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部３６と、該ＰＷＭ信号と後述する回転位置検出回路２５によって検出された上記回転子３の回転位置信号とに基づいて所定のタイミングで通電信号を生成するタイミング制御部３７と、上記スイッチング回路３１において複数のスイッチング素子３２，３２，…のうち上記固定子２の上流側に位置する上流側スイッチング素子を駆動制御する上アーム駆動回路３８と、上記固定子２の下流側に位置する下流側スイッチング素子を駆動制御する下アーム駆動回路３９とを備えている。 The control unit 35 is configured to drive and control each switching element 32 in the switching circuit 31 based on the input speed command voltage Vsp. Specifically, as shown in FIG. 2, the control unit 35 is detected by a PWM control unit 36 that generates a PWM signal based on the speed command voltage Vsp, and the PWM signal and a rotational position detection circuit 25 described later. Of the stator 2 among the plurality of switching elements 32, 32,... In the switching circuit 31, and a timing control unit 37 that generates an energization signal at a predetermined timing based on the rotation position signal of the rotor 3 An upper arm driving circuit 38 for driving and controlling the upstream switching element located on the upstream side, and a lower arm driving circuit 39 for driving and controlling the downstream switching element located on the downstream side of the stator 2 are provided.

上記ＰＷＭ制御部３６は、上記速度指令電圧Ｖｓｐを三角波と比較して、モータの要求回転数に応じたＰＷＭ信号を生成するように構成されている。詳しくは、上記ＰＷＭ制御部３６は、上記速度指令電圧Ｖｓｐと三角波発振回路から出力される三角波とを比較器によって比較し、その比較結果に基づいてＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号を出力する。 The PWM control unit 36 is configured to compare the speed command voltage Vsp with a triangular wave and generate a PWM signal corresponding to the required rotational speed of the motor. Specifically, the PWM control unit 36 compares the speed command voltage Vsp with the triangular wave output from the triangular wave oscillation circuit by a comparator, and outputs a PWM signal for PWM control based on the comparison result.

上記タイミング制御部３７は、上記ＰＷＭ制御部３６から出力されたＰＷＭ信号と、上記回転子３の回転位置を検出する回転位置検出回路２５から出力された回転位置信号とに基づいて、上記固定子２の各巻線１３に通電する所定のタイミングを決めるように構成されている。また、上記タイミング制御部３７では、上記所定のタイミングで上記各巻線１３に通電するように通電信号が生成される。 The timing control unit 37 is based on the PWM signal output from the PWM control unit 36 and the rotational position signal output from the rotational position detection circuit 25 that detects the rotational position of the rotor 3. A predetermined timing for energizing each of the two windings 13 is determined. The timing control unit 37 generates an energization signal so that the windings 13 are energized at the predetermined timing.

上記上アーム駆動回路３８及び下アーム駆動回路３９は、それぞれ、上記タイミング制御部３７から出力された通電信号に応じて、スイッチング素子３２を駆動するように構成されている。 The upper arm drive circuit 38 and the lower arm drive circuit 39 are each configured to drive the switching element 32 in accordance with the energization signal output from the timing control unit 37.

上記回転位置検出回路２５は、特に図示しないが、電気角１２０度の間隔で配置された３つのセンサ（例えば、ホール素子などからなる磁気センサ）を有していて、上記回転子３の回転位置に応じて該センサから出力される信号を合成して、該回転子３の位置を検出するように構成されている。上記回転位置検出回路２５で検出された回転子３の位置は、回転位置信号として上記制御部３５に送信される。 Although not particularly shown, the rotational position detection circuit 25 includes three sensors (for example, magnetic sensors composed of Hall elements) arranged at intervals of 120 electrical degrees, and the rotational position of the rotor 3 The position of the rotor 3 is detected by synthesizing signals output from the sensors in response to the above. The position of the rotor 3 detected by the rotational position detection circuit 25 is transmitted to the control unit 35 as a rotational position signal.

上述のような制御回路３０及び回転位置検出回路２５を構成する半導体素子等の各種素子は、図６に示すように、上記基板４の固定子２側の面に実装されている。このように、該基板４の片面に各種素子を実装することで、片面実装の基板を用いることができ、両面実装の基板を用いる場合に比べて製造コストの低減を図れる。 Various elements such as the semiconductor elements constituting the control circuit 30 and the rotational position detection circuit 25 as described above are mounted on the surface of the substrate 4 on the side of the stator 2 as shown in FIG. In this manner, by mounting various elements on one side of the substrate 4, a single-sided mounting substrate can be used, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of using a double-sided mounting substrate.

しかしながら、上述のように、上記基板４の固定子２側の面に半導体素子等を実装すると、該半導体素子と固定子２の巻線１３との距離が近くなるため、該巻線１３で発生した熱が半導体素子に伝わりやすくなる。そうすると、上記半導体素子では、自身の動作による温度上昇に加えて、上記固定子２の巻線１３で発生する熱によってさらに温度上昇することになる。 However, as described above, when a semiconductor element or the like is mounted on the surface of the substrate 4 on the side of the stator 2, the distance between the semiconductor element and the winding 13 of the stator 2 becomes short. Heat is easily transferred to the semiconductor element. Then, in the semiconductor element, in addition to the temperature increase due to its own operation, the temperature further increases due to the heat generated in the winding 13 of the stator 2.

特に、本実施形態に係るモータ１は、固定子２が樹脂８によって封止されたモールドモータであるため、巻線１３で発生した熱は、空気に比べて熱伝導率の高い樹脂８によって、半導体素子に伝わりやすくなる。 In particular, since the motor 1 according to the present embodiment is a molded motor in which the stator 2 is sealed with the resin 8, the heat generated in the winding 13 is caused by the resin 8 having a higher thermal conductivity than air. It becomes easy to be transmitted to the semiconductor element.

上記半導体素子の中でも、上記制御回路３０のスイッチング素子３２は、自身のスイッチング動作による発熱以外に上記巻線１３で発生した熱が加わると、その分、スイッチング素子３２の発熱を抑えるためにスイッチング動作を制限する必要があり、モータ１の出力が制限されることになる。 Among the semiconductor elements, the switching element 32 of the control circuit 30 performs a switching operation in order to suppress the heat generation of the switching element 32 when the heat generated in the winding 13 is applied in addition to the heat generated by its own switching operation. Therefore, the output of the motor 1 is limited.

これに対し、本発明では、上記スイッチング素子３２を、固定子２の巻線１３で発生する熱の影響を受けにくいような基板４上の位置に配置することで、スイッチング素子３２の温度上昇をできるだけ抑えるようにした。具体的には、直列に接続された２つのスイッチング素子３２，３２を備えた、上記巻線１３の各相に対応する半導体チップｕ，ｖ，ｗを、図５及び図６に示すように、固定子２の軸線方向から見て、該スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない相の巻線１３とその隣りの巻線１３との間に形成される間隙に位置付ける。 On the other hand, in the present invention, the temperature of the switching element 32 is increased by arranging the switching element 32 at a position on the substrate 4 that is not easily affected by the heat generated in the winding 13 of the stator 2. I tried to keep it as low as possible. Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, semiconductor chips u, v, and w corresponding to each phase of the winding 13 including two switching elements 32 and 32 connected in series are shown in FIGS. When viewed from the axial direction of the stator 2, the switching element 32 is positioned in a gap formed between the winding 13 of the phase that is not energized during the switching operation and the adjacent winding 13.

例えば、上記図５に示すように、上記固定子２の軸線方向から見て、Ｕ相の巻線１３に通電するスイッチング素子３２を含む半導体チップｕは、Ｖ相の巻線１３とＷ相の巻線１３との間に形成される間隙に配置され、Ｖ相の巻線１３に通電するスイッチング素子３２を含む半導体チップｖは、Ｗ相の巻線１３とＵ相の巻線１３との間に形成される間隙に配置される。さらに、Ｗ相の巻線１３に通電するスイッチング素子３２を含むチップｗは、上記固定子２の軸線方向から見て、Ｕ相の巻線１３とＶ相の巻線１３との間に形成される間隙に配置される。ここで、上記図５において、符号１５は、各巻線と上記スイッチング回路３１の出力側とを接続するための端子部である。 For example, as shown in FIG. 5, the semiconductor chip u including the switching element 32 that energizes the U-phase winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2 includes the V-phase winding 13 and the W-phase winding 13. The semiconductor chip v including the switching element 32 disposed in the gap formed between the winding 13 and energizing the V-phase winding 13 is provided between the W-phase winding 13 and the U-phase winding 13. It arrange | positions in the gap | interval formed. Further, the chip w including the switching element 32 for energizing the W-phase winding 13 is formed between the U-phase winding 13 and the V-phase winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2. Arranged in the gap. Here, in FIG. 5, reference numeral 15 denotes a terminal portion for connecting each winding to the output side of the switching circuit 31.

このように、半導体チップｕ，ｖ，ｗを、固定子２の軸線方向から見て、スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない相の巻線１３とその隣りの巻線１３との間に形成される間隙に配置することで、該スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電した相の巻線１３で発生した熱が、該スイッチング素子３２に伝わるのを極力、防止することができる。 In this way, the semiconductor chips u, v, and w are formed between the winding 13 of the phase that is not energized during the switching operation of the switching element 32 and the adjacent winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2. It is possible to prevent heat generated in the phase winding 13 energized during the switching operation of the switching element 32 from being transmitted to the switching element 32 as much as possible.

すなわち、図５（Ａ）に示すように、Ｕ相及びＶ相の巻線１３に通電されているときに、上記半導体チップｕ，ｖは、通電していないＷ相の巻線１３とその隣りの巻線１３との間隙に位置しているため、上記Ｕ相及びＶ相の巻線１３から半導体チップｕ，ｖに熱が伝わるのを極力、防止することができる。また、Ｖ相及びＷ相の巻線１３に通電している場合や、Ｗ相及びＵ相の巻線１３に通電している場合も、それぞれ、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スイッチング動作しているスイッチング素子３２を有する半導体チップに、巻線１３の熱が伝わりにくくなっている。 That is, as shown in FIG. 5A, when the U-phase and V-phase windings 13 are energized, the semiconductor chips u and v are adjacent to the W-phase winding 13 that is not energized. Therefore, it is possible to prevent heat from being transmitted from the U-phase and V-phase windings 13 to the semiconductor chips u and v as much as possible. Further, when the V-phase and W-phase windings 13 are energized and when the W-phase and U-phase windings 13 are energized, as shown in FIGS. 5B and 5C, respectively. In addition, the heat of the winding 13 is not easily transmitted to the semiconductor chip having the switching element 32 that is performing the switching operation.

これにより、上記スイッチング素子３２のスイッチング動作が、上記巻線１３で発生した熱の影響によって制約を受けるのを防止することができ、モータ１の効率の良い運転が可能になる。 As a result, the switching operation of the switching element 32 can be prevented from being restricted by the influence of heat generated in the winding 13, and the motor 1 can be operated efficiently.

特に、上記モータ１は、固定子２が樹脂８によって封止されたモールドモータなので、該固定子２の巻線１３で発生した熱がこもりやすく、上記基板４上の半導体チップｕ，ｖ，ｗに伝わりやすい。したがって、このような構成において、上記半導体チップｕ，ｖ，ｗの配置を上述のような配置にすることで、該半導体チップｕ，ｖ，ｗへの伝熱を確実に抑制することができ、上記モータ１の効率の良い運転が可能となる。 In particular, since the motor 1 is a molded motor in which the stator 2 is sealed with the resin 8, heat generated in the winding 13 of the stator 2 is likely to be trapped, and the semiconductor chips u, v, w on the substrate 4 are trapped. Easy to get to. Therefore, in such a configuration, by arranging the semiconductor chips u, v, and w as described above, heat transfer to the semiconductor chips u, v, and w can be reliably suppressed, The motor 1 can be operated efficiently.

また、上記図６には図示していないが、各巻線１３は、固定子２のティース部１１ｂに巻回されるため、固定子２の軸線方向端部において、巻線１３は固定子鉄心１１の端面よりも凸形状に突出し、巻線１３同士の間には間隙が形成される。したがって、本実施形態のように、固定子２の軸線方向端部を覆うように基板４を配置し、該基板４の固定子側の面上に、巻線１３同士の間隙に位置するように各半導体素子を配置することにより、固定子２に対して半導体素子が実装された基板４をより近接して配置することができ、モータのコンパクト化を図れる。なお、この場合にも、上述のように、スイッチング素子３２を有する半導体チップｕ，ｖ，ｗを、該スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない相の巻線１３とその隣りの巻線１３との間隙に配置することで、該スイッチング素子３２が巻線１３の発熱の影響を受けてスイッチング動作が制限されるのを防止できる。 Although not shown in FIG. 6, each winding 13 is wound around the tooth portion 11 b of the stator 2, so that the winding 13 is disposed at the end of the stator 2 in the axial direction. It protrudes in a convex shape from the end face of the wire, and a gap is formed between the windings 13. Therefore, as in the present embodiment, the substrate 4 is disposed so as to cover the axial end portion of the stator 2, and is positioned in the gap between the windings 13 on the surface of the substrate 4 on the stator side. By disposing each semiconductor element, the substrate 4 on which the semiconductor element is mounted can be disposed closer to the stator 2 and the motor can be made compact. Also in this case, as described above, the semiconductor chip u, v, w having the switching element 32 is connected to the winding 13 of the phase that is not energized during the switching operation of the switching element 32 and the adjacent winding 13. By disposing in the gap, it is possible to prevent the switching element 32 from being restricted by the switching operation due to the heat generated by the winding 13.

《実施形態２》
実施形態２に係るモータを、図７及び図８に基づいて以下で説明する。この実施形態２に係るモータは、半導体チップの構成が上記実施形態１とは異なるだけなので、同一の構成には同一の符号を付し、以下で異なる部分についてのみ説明する。 << Embodiment 2 >>
The motor according to the second embodiment will be described below based on FIGS. 7 and 8. Since the motor according to the second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the semiconductor chip, the same components are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described below.

具体的には、図７に示すように、制御回路のスイッチング回路５１を構成する６個のスイッチング素子３２が、それぞれ、半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬによって構成されている。すなわち、この実施形態では、上記半導体チップの個数が、上記実施形態１の３個に対して、６個である点が異なる。 Specifically, as shown in FIG. 7, the six switching elements 32 constituting the switching circuit 51 of the control circuit are each constituted by semiconductor chips uH, uL, vH, vL, wH, and wL. That is, this embodiment is different in that the number of the semiconductor chips is six compared with the three in the first embodiment.

図８に、６個の半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬの基板４（図８中では破線で示す）上の配置を示す。この図８に示すように、各スイッチング素子３２に対応して半導体チップをそれぞれ構成した場合でも、各半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬは、固定子２の軸線方向から見て、スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない巻線１３とその隣りの巻線１３との間に形成される間隙内に位置するように配置される。 FIG. 8 shows an arrangement of six semiconductor chips uH, uL, vH, vL, wH, and wL on the substrate 4 (indicated by broken lines in FIG. 8). As shown in FIG. 8, even when a semiconductor chip is configured corresponding to each switching element 32, each semiconductor chip uH, uL, vH, vL, wH, wL is viewed from the axial direction of the stator 2. The switching element 32 is disposed so as to be positioned in a gap formed between the winding 13 that is not energized during the switching operation and the adjacent winding 13.

具体的には、上記図８に示すように、固定子２の軸線方向から見て、Ｕ相の巻線１３とＶ相の巻線１３との間隙に、Ｗ相の巻線１３に電流を流すためのスイッチング素子３２，３２を構成する半導体チップｗＨ，ｗＬを配置する。また、固定子２の軸線方向から見て、Ｕ相の巻線１３とＷ相の巻線１３との間隙に、Ｖ相の巻線１３に電流を流すためのスイッチング素子３２，３２を構成する半導体チップｖＨ，ｖＬを配置する。さらに、固定子２の軸線方向から見て、Ｖ相の巻線１３とＷ相の巻線１３との間隙に、Ｕ相の巻線１３に電流を流すためのスイッチング素子３２，３２を構成する半導体チップｕＨ，ｕＬを配置する。 Specifically, as shown in FIG. 8, a current is supplied to the W-phase winding 13 in the gap between the U-phase winding 13 and the V-phase winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2. Semiconductor chips wH and wL constituting switching elements 32 and 32 for flowing are arranged. In addition, switching elements 32 and 32 for supplying current to the V-phase winding 13 are formed in the gap between the U-phase winding 13 and the W-phase winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2. Semiconductor chips vH and vL are arranged. Further, switching elements 32 and 32 for allowing a current to flow through the U-phase winding 13 are formed in the gap between the V-phase winding 13 and the W-phase winding 13 when viewed from the axial direction of the stator 2. Semiconductor chips uH and uL are arranged.

これにより、各半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬを、スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電する巻線１３からできるだけ離して、該巻線１３で発生した熱が上記半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬに伝わるのを極力、防止することができる。 Thereby, each semiconductor chip uH, uL, vH, vL, wH, wL is separated as much as possible from the winding 13 that is energized during the switching operation of the switching element 32, and the heat generated in the winding 13 is transferred to the semiconductor chip uH, Transmission to uL, vH, vL, wH, and wL can be prevented as much as possible.

すなわち、図８（Ａ）に示すように、Ｕ相及びＶ相の巻線１３に通電されているときに、上記半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬは、通電していないＷ相の巻線１３とその隣りの巻線１３との間隙に位置しているため、上記Ｕ相及びＶ相の巻線１３から半導体チップｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬに熱が伝わるのを極力、防止することができる。また、Ｖ相及びＷ相の巻線１３に通電している場合や、Ｗ相及びＵ相の巻線１３に通電している場合も、それぞれ、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スイッチング動作しているスイッチング素子３２を有する半導体チップに、巻線１３の熱が伝わりにくくなっている。 That is, as shown in FIG. 8A, when the U-phase and V-phase windings 13 are energized, the semiconductor chips uH, uL, vH, and vL are not energized. 13 is located in the gap between the adjacent winding 13 and the heat transfer from the U-phase and V-phase windings 13 to the semiconductor chips uH, uL, vH, vL as much as possible. it can. 8B and 8C, respectively, when the V-phase and W-phase windings 13 are energized, and when the W-phase and U-phase windings 13 are energized, respectively. In addition, the heat of the winding 13 is not easily transmitted to the semiconductor chip having the switching element 32 that is performing the switching operation.

したがって、各スイッチング素子３２が、巻線１３で発生する熱の影響を受けてスイッチング動作が制限されるのを防止することができ、モータを効率良く運転することができる。 Therefore, each switching element 32 can be prevented from being restricted in switching operation due to the influence of heat generated in the winding 13, and the motor can be operated efficiently.

なお、上記実施形態１のように、複数のスイッチング素子３２，３２，…のうち下流側スイッチング素子において、短い周期で通電のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すチョッピング制御を行う場合など、複数のスイッチング素子３２，３２，…をそれぞれ異なる制御でスイッチング動作させることが考えられるが、この制御の違いによって各スイッチング素子３２の発熱量が異なる場合には、発熱量の大きいスイッチング素子３２を有する半導体チップを、該スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電する巻線１３からできるだけ離すのが好ましい。これにより、半導体チップごとに発熱量が異なる場合でも、該半導体チップの温度上昇を確実に抑制することができ、巻線１３の温度上昇によってモータの出力が制限されるのを確実に防止できる。 In addition, like the said Embodiment 1, in the case of performing chopping control which repeats ON-OFF of energization with a short period in a downstream switching element among a plurality of switching elements 32, 32, ..., a plurality of switching elements 32, 32,... May be switched by different controls. When the amount of heat generated by each switching element 32 varies depending on the difference in control, the semiconductor chip having the switching element 32 having a large amount of heat generated is switched. It is preferable that the element 32 be separated as much as possible from the winding 13 that is energized during the switching operation of the element 32. As a result, even when the amount of heat generated varies from one semiconductor chip to another, the temperature rise of the semiconductor chip can be reliably suppressed, and the motor output can be reliably prevented from being limited by the temperature rise of the winding 13.

《その他の実施形態》
上記各実施形態については、以下のような構成としてもよい。 << Other Embodiments >>
About each said embodiment, it is good also as the following structures.

上記各実施形態では、基板４上の半導体チップｕ，ｖ，ｗ，ｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬを、固定子２の軸線方向から見て、該半導体チップｕ，ｖ，ｗ，ｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬのスイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない巻線１３とその隣りの巻線１３との間に形成される間隙に配置しているが、この限りではなく、上記通電しない巻線１３に重なるように配置してもよい。また、上記半導体チップｕ，ｖ，ｗ，ｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬは、図５及び図８に示すような配置に限らず、固定子２の軸線方向から見て、該半導体チップｕ，ｖ，ｗ，ｕＨ，ｕＬ，ｖＨ，ｖＬ，ｗＨ，ｗＬの少なくとも一部が、スイッチング素子３２のスイッチング動作時に通電しない巻線１３及び該巻線１３とその隣りの巻線１３との間隙のうち少なくとも一方と重なる位置であれば、どのように配置されていてもよい。 In each of the above embodiments, the semiconductor chips u, v, w, uH, uL, vH, vL, wH, wL on the substrate 4 are viewed from the axial direction of the stator 2, and the semiconductor chips u, v, w, Although it is arranged in a gap formed between the winding 13 that is not energized during the switching operation of the switching element 32 of uH, uL, vH, vL, wH, and wL and the adjacent winding 13, this is not restrictive. The windings 13 that are not energized may be arranged so as to overlap. The semiconductor chips u, v, w, uH, uL, vH, vL, wH, and wL are not limited to the arrangements shown in FIGS. 5 and 8, and the semiconductor chips can be viewed from the axial direction of the stator 2. At least a part of the chips u, v, w, uH, uL, vH, vL, wH, wL is not connected to the winding 13 that is not energized during the switching operation of the switching element 32 and the winding 13 and the adjacent winding 13. As long as the position overlaps at least one of the gaps, it may be arranged in any way.

また、上記各実施形態では、３相の巻線１３によってモータを構成しているが、この限りではなく、２相や４相など、他の相数の巻線によってモータを構成してもよい。 Further, in each of the above embodiments, the motor is configured by the three-phase windings 13, but the present invention is not limited to this, and the motor may be configured by windings of other phases such as two-phase or four-phase. .

また、上記各実施形態では、基板４を、固定子２側の面に制御回路３０や回転位置検出回路２５が形成される片面実装基板としているが、この限りではなく、両面実装基板であってもよい。さらに、上記各実施形態では、片面実装基板の固定子２側の面に制御回路３０や回転位置検出回路２５を形成しているが、この限りではなく、基板４の固定子２側とは反対側の面に設けるようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the substrate 4 is a single-sided mounting substrate in which the control circuit 30 and the rotational position detection circuit 25 are formed on the surface on the stator 2 side. Also good. Further, in each of the above embodiments, the control circuit 30 and the rotational position detection circuit 25 are formed on the surface of the single-sided mounting board on the stator 2 side. It may be provided on the side surface.

また、上記各実施形態では、モータ１を、固定子２及び基板４の全体が樹脂８によって封止されたモールドモータとしているが、この限りではなく、該固定子２の巻線１３と基板４との間に形成される間隙にのみ樹脂が充填されたモータであってもよい。なお、このように、巻線１３と基板４との間隙に樹脂を充填することで、該巻線１３及び基板４の振動発生を防止することができる。 In each of the above embodiments, the motor 1 is a molded motor in which the entire stator 2 and the substrate 4 are sealed with the resin 8. However, the present invention is not limited to this, and the winding 13 and the substrate 4 of the stator 2 are not limited thereto. The motor may be filled with resin only in the gap formed between the two. In this way, by filling the gap between the winding 13 and the substrate 4 with resin, it is possible to prevent the winding 13 and the substrate 4 from generating vibrations.

また、上記各実施形態では、固定子２の軸線方向の一方の端部を覆うように基板４を設けているが、この限りではなく、該基板４を固定子２の端部の一部のみを覆うように設けてもよい。すなわち、上記基板４は、固定子２の軸線方向外方に該軸線と交差する方向に延びるように配置されていれば、どのような大きさや配置であってもよい。 In each of the above embodiments, the substrate 4 is provided so as to cover one end portion of the stator 2 in the axial direction. However, the substrate 4 is not limited to this, and only a part of the end portion of the stator 2 is provided. You may provide so that it may cover. In other words, the substrate 4 may have any size and arrangement as long as the substrate 4 is arranged so as to extend outward in the axial direction of the stator 2 in a direction intersecting with the axial line.

さらに、上記各実施形態では、モータ１は、略円筒状の固定子２の内方に円柱状の回転子３が配置された、いわゆるインナーロータ型のモータであるが、この限りではなく、回転子が固定子の外方を覆うように円筒状に形成された、いわゆるアウターロータ型のモータであってもよい。 Further, in each of the above embodiments, the motor 1 is a so-called inner rotor type motor in which a columnar rotor 3 is disposed inside a substantially cylindrical stator 2. It may be a so-called outer rotor type motor in which the child is formed in a cylindrical shape so as to cover the outside of the stator.

以上説明したように、本発明は、複数の相の巻線が軸線周りに略円環状に配置されてなる固定子の軸線方向外方に、該軸線と交差する方向に延びるように、スイッチング素子を含む制御回路の形成された基板が配置されたモータに特に有用である。 As described above, the present invention provides a switching element such that a plurality of phase windings extend outward in the axial direction of a stator in which a plurality of phase windings are arranged in a substantially annular shape around the axis in a direction intersecting the axis. It is particularly useful for a motor on which a substrate on which a control circuit including the substrate is formed is disposed.

本発明の実施形態１に係るモータの概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 制御回路の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a control circuit. 各スイッチング素子のスイッチングパターンを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the switching pattern of each switching element. 各スイッチング素子のスイッチングパターンと通電相及び非通電相との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the switching pattern of each switching element, an energized phase, and a non-energized phase. 固定子の軸線方向から見た場合の固定子の巻線と半導体チップとの位置関係を、（Ａ）Ｕ−Ｖ相通電時、（Ｂ）Ｖ−Ｗ相通電時、（Ｃ）Ｗ−Ｕ相通電時において模式的に示す図である。The positional relationship between the stator winding and the semiconductor chip as viewed from the stator axial direction is as follows: (A) U-V phase energization, (B) V-W phase energization, (C) W-U It is a figure typically shown at the time of phase energization. 固定子の側方から見た場合の固定子の巻線と半導体チップとの位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of the coil | winding of a stator and a semiconductor chip when it sees from the side of a stator. 実施形態２に係るモータのスイッチング回路を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a motor switching circuit according to a second embodiment. 実施形態２における半導体チップの配置を示す図５相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 illustrating an arrangement of semiconductor chips in the second embodiment.

Explanation of symbols

１モータ
２固定子
３回転子
４基板
５ケーシング
８樹脂
１１固定子鉄心
１２コイル
１３巻線
２１軸部
２２磁石部
２５回転位置検出回路（回転位置検出手段）
３０、５０制御回路
３１スイッチング回路
３２スイッチング素子
３３スイッチングレグ
３５制御部
３６ＰＷＭ制御部
３７タイミング制御部
３８上アーム駆動回路
３９下アーム駆動回路
ｕ、ｖ、ｗ、ｕＨ、ｕＬ、ｖＨ、ｖＬ、ｗＨ、ｗＬ半導体チップ
Ｐ軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 2 Stator 3 Rotor 4 Board | substrate 5 Casing 8 Resin 11 Stator core 12 Coil 13 Winding 21 Shaft part 22 Magnet part 25 Rotation position detection circuit (rotation position detection means)
30, 50 Control circuit 31 Switching circuit 32 Switching element 33 Switching leg 35 Control unit 36 PWM control unit 37 Timing control unit 38 Upper arm drive circuit 39 Lower arm drive circuit u, v, w, uH, uL, vH, vL, wH , WL semiconductor chip P axis

Claims

A stator in which a plurality of phase windings are arranged in a substantially annular shape around the axis, and arranged so as to extend outward in the axial direction of the stator in a direction crossing the axis, A substrate on which a plurality of semiconductor chips having switching elements for controlling are mounted, and a motor,
When viewed from the axial direction of the stator, the semiconductor chip has at least a portion between a winding of a phase that is not energized during a switching operation of a switching element in the semiconductor chip and a winding adjacent to the winding. A motor arranged on the substrate so as to overlap at least one of the formed gaps.

In claim 1,
The motor according to claim 1, wherein the semiconductor chip is disposed on the substrate so as to overlap the gap when viewed from the axial direction of the stator.

In claim 1 or 2,
On the surface of the substrate on the stator side, rotation position detection means for detecting the rotation position of the rotor rotating with respect to the stator is provided,
The motor, wherein the semiconductor chip is also mounted on a surface of the substrate on the stator side.

In any one of Claim 1 to 3,
The semiconductor chip includes an upstream switching element positioned on the current upstream side with respect to the stator winding, and a downstream switching element positioned on the current downstream side with respect to the winding. Motor.

In any one of Claims 1-4,
A motor characterized in that a gap formed between the semiconductor chip and one end in the axial direction of the stator is sealed with resin.

In any one of Claims 1 to 5,
The stator has three-phase windings,
The motor according to claim 1, wherein the switching element is configured to energize the windings of each phase by a switching operation.