JP5943556B2 - ファン駆動用電動機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るファン駆動用電動機の構成を示す概略分解斜視図である。図2は、図1のファン駆動用電動機に内蔵するインバータ装置の構成を示す図である。なお、図1及び後述の各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。また、図1を含め、以下の各図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。以下、図1のファン駆動用電動機の全体構成を説明するに先立ち、ファン駆動用電動機に内蔵するインバータ装置について図2を参照して説明する。
ファン駆動用電動機20は、電動機本体部30と、パワーモジュール41が実装されたプリント配線基板40と、これらを収納する金属製の上ケース50a及び下ケース50bとを有し、全体的に略円柱状を成している。下ケース50b、プリント配線基板40及びステータ32のそれぞれの外周部には複数の取り付け穴21が設けられており、この取り付け穴21にネジ22を挿通し、上ケース50aに設けたネジ穴(図示せず)に螺合することで全体が一体化されている。
電動機本体部30は、ロータ31と、ロータ31の外周部に配置され、ロータ31を回転駆動するステータ32とを有している。ステータ32は、積層鉄心からなる円筒状のステータ鉄心33の内周から突出した複数のティース部34に絶縁層(図示せず)を介して巻線35が巻装された構成を有している。ティース部34の個数は通常6個〜20個であるが図1には9個の例を示している。
ファン駆動用電動機20のステータ32は通常、ステータ鉄心33の軸方向の端面から突出する巻線端部35aの高さが全体的に均一になるように結束紐36(図1においては図示省略)を用いて縛られている。ここでは、その結束紐36を利用してパワーモジュール41をステータ32に取り付ける。
実施の形態1では、結束紐36によりパワーモジュール41と巻線35とを取り付ける構造について説明したが、実施の形態2では、プリント配線基板40とステータ32との間にパワーモジュール41及び巻線35の熱を放熱するための放熱プレートを設け、この放熱プレートを取り付けプレートとして取り付けを行うようにしたものである。放熱プレートを用いた取り付け構造部分以外は実施の形態1と同様であり、以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態3は、実施の形態2の放熱プレート60の表面に巻線端部35aの先端を収容する凹みを設け、巻線35と放熱プレート60との接触面積を大きくするようにしたものである。それ以外の構成は実施の形態2と同様であり、以下、実施の形態3が実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態3の放熱プレート60は、巻線端部35aと対向する位置に、巻線端部35aと同数の凹み65を有している。この凹み65は放熱プレート製作時にプレス加工より形成する。なお、全ての凹み65の合計体積は、強度の観点から放熱プレート60全体の体積の約50パーセント以下とする。放熱プレート60の取り付け方法は実施の形態2と同様である。
実施の形態4は、パワーモジュール41の巻線35への他の取り付け形態を示すもので、取り付けプレートを用いて取り付ける構造を説明する。取り付けプレートを用いた取り付け構造部分以外は実施の形態1と同様であり、以下、実施の形態4が実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
上記実施の形態1〜4ではパワーモジュール41を巻線端部35aと軸方向に対向するようにステータ32に取り付けていたが、実施の形態5ではパワーモジュール41をステータ32の外周面に取り付けるようにしたものである。この取り付け構造部分以外は実施の形態1と同様であり、以下、実施の形態5が実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
以下、実施の形態5のファン駆動用電動機の構成を説明するに先立って、巻線35の熱の伝熱経路について説明する。
巻線35はステータ鉄心33に巻きついており、巻線35の熱はステータ鉄心33側へ伝熱され、巻線35の温度上昇と共にステータ鉄心33の温度も上昇する。巻線35には銅材料、鉄心には鉄などの金属材料を使用しており、巻線35からステータ鉄心33への伝熱量は多いため、巻線35の温度とステータ鉄心33の温度は略同等である。よって、パワーモジュール41をステータ鉄心33の外周面に当接した構成としても、巻線35に直接的に取り付けた場合と略同等の温度をパワーモジュール41内の過熱保護回路14にてモニタすることが可能である。
取り付けプレート70は短冊状の板材の両端を折曲して断面コ字状に形成され、ステータ32の軸方向の長さと同等の長さを有し、両端部81には貫通穴82が形成されている。取り付け治具80の材料は鉄、アルミなどの金属の他、ゴムを用いてもよい。ゴムとした場合でもネジ取り付け部分は金属とする。
Claims (16)
- ロータと、
前記ロータを回転駆動するステータと、
パワーモジュールが実装されたプリント配線基板とを備え、
前記パワーモジュールは、
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子及びダイオード素子を有するインバータ主回路と、
温度検知素子を有し、前記温度検知素子の検知温度に基づいて前記スイッチング素子を制御する過熱保護回路とを含んで構成され、
前記パワーモジュールの前記プリント配線基板への実装面と反対側に設けた放熱面が、前記ステータの巻線の熱を受けるように前記ステータの巻線に直接的又は間接的に当接していることを特徴とするファン駆動用電動機。 - 前記パワーモジュールの接続端子と前記プリント配線基板との間に結束紐が通され、その結束紐が前記ステータのヨーク部に巻き付けられることで前記パワーモジュールが、前記放熱面を前記巻線に直接的に当接させた状態で前記ステータに取り付け固定されていることを特徴とする請求項1記載のファン駆動用電動機。
- ロータと、
前記ロータを回転駆動するステータと、
パワーモジュールが実装されたプリント配線基板とを備え、
前記パワーモジュールは、
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子及びダイオード素子を有するインバータ主回路と、
温度検知素子を有し、前記温度検知素子の検知温度に基づいて前記スイッチング素子を制御する過熱保護回路とを含んで構成され、
前記パワーモジュールの接続端子と前記プリント配線基板との間に結束紐が通され、その結束紐が前記ステータのヨーク部に巻き付けられることで、前記パワーモジュールが、前記パワーモジュールの前記プリント配線基板への実装面と反対側に設けた放熱面を前記ステータの巻線に直接的に当接させた状態で前記ステータに取り付け固定されていることを特徴とするファン駆動用電動機。 - 前記ステータのステータ鉄心の軸方向の端面から突出する前記巻線の複数の巻線端部が紐で縛り付けられて結束しており、その紐がそのまま前記結束紐として用いられていることを特徴とする請求項2又は請求項3記載のファン駆動用電動機。
- 前記ステータと前記プリント配線基板との間に、一方の面が前記ステータのステータ鉄心の軸方向の端面から突出した複数の巻線端部に当接し、他方の面が前記パワーモジュールの放熱面に当接する放熱プレートを配置したことを特徴とする請求項1記載のファン駆動用電動機。
- ロータと、
前記ロータを回転駆動するステータと、
パワーモジュールが実装されたプリント配線基板とを備え、
前記パワーモジュールは、
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子及びダイオード素子を有するインバータ主回路と、
温度検知素子を有し、前記温度検知素子の検知温度に基づいて前記スイッチング素子を制御する過熱保護回路とを含んで構成され、
前記ステータと前記プリント配線基板との間に、一方の面が前記ステータのステータ鉄心の軸方向の端面から突出した複数の巻線端部に当接し、他方の面が前記パワーモジュールの前記プリント配線基板への実装面と反対側に設けた放熱面に当接する放熱プレートを配置したことを特徴とするファン駆動用電動機。 - 前記複数の巻線端部のうちの何れかと前記パワーモジュールとが前記放熱プレートを介して対向していることを特徴とする請求項5又は請求項6記載のファン駆動用電動機。
- 前記放熱プレートの前記一方の表面に、前記複数の巻線端部の先端部分を収容する複数の凹みを設けたことを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れか1項に記載のファン駆動用電動機。
- 前記パワーモジュールは、前記パワーモジュールの前記実装面側から前記放熱プレートにパワーモジュール固定用ネジが螺合されて前記放熱プレートにネジ留めされており、前記パワーモジュール固定用ネジが前記放熱プレートを貫通して表面から突出することのないように調整されていることを特徴とする請求項5乃至請求項8の何れか1項に記載のファン駆動用電動機。
- 前記放熱プレートは外周部に複数のネジ穴を有し、前記ネジ穴に螺合した放熱プレート固定用ネジが前記ステータ鉄心に設けたネジ穴に螺合されることで、前記放熱プレートが前記ステータ鉄心に取り付けられていることを特徴とする請求項5乃至請求項9の何れか1項に記載のファン駆動用電動機。
- 前記放熱プレート固定用ネジの締め込み量により、前記放熱プレートと前記ステータ鉄心との間隔が調整されて両者が略平行状態を保って固定されていることを特徴とする請求項10記載のファン駆動用電動機。
- 前記プリント配線基板に実装された前記パワーモジュールと前記ステータとを固定するための取り付けプレートを有し、前記取り付けプレートは、熱伝導性を有し、一方の表面が前記ステータのステータ鉄心の軸方向の端面から突出した複数の巻線端部のうちの一つを覆って当接するように前記ステータ鉄心に取り付けられ、前記取り付けプレートの他方の表面に前記放熱面が当接するように前記パワーモジュールが取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のファン駆動用電動機。
- ロータと、
前記ロータを回転駆動するステータと、
パワーモジュールが実装されたプリント配線基板とを備え、
前記パワーモジュールは、
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子及びダイオード素子を有するインバータ主回路と、
温度検知素子を有し、前記温度検知素子の検知温度に基づいて前記スイッチング素子を制御する過熱保護回路とを含んで構成され、
前記プリント配線基板に実装された前記パワーモジュールと前記ステータとを固定するための取り付けプレートを有し、前記取り付けプレートは、熱伝導性を有し、一方の表面が前記ステータのステータ鉄心の軸方向の端面から突出した複数の巻線端部のうちの一つを覆って当接するように前記ステータ鉄心に取り付けられ、前記取り付けプレートの他方の表面に、前記パワーモジュールの前記プリント配線基板への実装面と反対側に設けた放熱面が当接するように前記パワーモジュールが取り付けられていることを特徴とするファン駆動用電動機。 - 前記パワーモジュールが、前記ステータのステータ鉄心の外周面に設けた平面状の取り付け面に前記放熱面が当接した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のファン駆動用電動機。
- 前記パワーモジュールの樹脂成形部分と前記プリント配線基板との隙間に通した取り付け治具が前記ステータのステータ鉄心に固定されることにより、前記パワーモジュールが前記ステータ鉄心に取り付けられていることを特徴とする請求項14記載のファン駆動用電動機。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、SiC、GaN又はダイヤモンドの何れかであることを特徴とする請求項1乃至請求項15の何れか1項に記載のファン駆動用電動機。
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