JPWO2018078719A1 - 電力制御装置、電動機、空気調和機、および電動機の製造方法 - Google Patents

Abstract

貫通穴が形成され、周縁部にコネクタが配設された環状の基板を有し、電動機を駆動する電力制御装置。基板には、貫通穴の中心とコネクタの中心とを結ぶ直線に対して一方側である第１領域にパワー半導体モジュールが実装され、他方側である第２領域にマイコンが実装されている。また、基板には、第１領域においてパワー半導体モジュールからコネクタへ向かうように形成された第１グランドパターン部と、第２領域においてマイコンからコネクタへ向かうように形成された第２グランドパターン部とが設けられている。

Description

本発明は、供給電力を制御する電力制御装置、電動機、空気調和機、および電動機の製造方法に関する。

従来から、電動機は、回転子および固定子等からなるモータ本体の駆動を制御する電力制御装置を有している。電力制御装置は、パワーＩＣおよびマイコン等が実装された基板を備えており、基板としては、例えば、回転子の回転軸等を貫通させる貫通穴が形成された円環状のものが採用される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−７７０９２号公報

しかしながら、特許文献１の電力制御装置において、パワーＩＣのグランド端子とマイコンのグランド端子とが、一つのパターンで形成された基板の接地電極に接続されている。そのため、パワーＩＣで発生した熱が接地電極を介してマイコンへ直接的に伝わることから、マイコンの温度が上昇するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、マイコンの温度上昇を抑制する電力制御装置、電動機、空気調和機、および電動機の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電力制御装置は、回転軸が挿入される回転子と、回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機を駆動する電力制御装置であって、回転軸を貫通させる貫通穴が形成され、回転子および固定子に対向して配置された環状の基板と、基板の周縁部に配設され、リード線が接続されるコネクタと、貫通穴の中心とコネクタの中心とを結ぶ直線に対して基板の一方側である第１領域に実装され、グランド端子を備え、駆動回路を含むパワー半導体モジュールと、直線に対して基板の他方側である第２領域に実装され、グランド端子を備え、電動機へ供給する電力を制御するマイコンと、を有し、基板には、パワー半導体モジュールのグランド端子に接続され、第１領域においてパワー半導体モジュールからコネクタへ向かうように形成された接地電極である第１グランドパターン部と、第１グランドパターン部と分離され、マイコンのグランド端子に接続され、第２領域においてマイコンからコネクタへ向かうように形成された接地電極である第２グランドパターン部と、第１グランドパターン部のコネクタ側と第２グランドパターン部のコネクタ側とを接続する接続部と、が設けられている。

本発明に係る電動機は、回転軸が挿入される回転子と、回転子の外周側に設けられた固定子と、上記の電力制御装置と、を備え、固定子と電力制御装置とは、モールド樹脂により一体成型されている。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる空気調和機であって、凝縮器および蒸発器のうちの少なくとも一方に送風する送風機を有し、送風機の動力源として、上記の電動機を備えたものである。

本発明に係る電動機の製造方法は、回転軸が挿入される回転子と、回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機の製造方法であって、回転軸を貫通させる貫通穴が形成された環状の基板に、パワー半導体モジュールのグランド端子に接続される第１グランドパターン部と、マイコンのグランド端子に接続される第２グランドパターン部と、を形成するグランドパターン形成工程と、貫通穴の中心と基板の周縁部に設けられるコネクタの中心とを結ぶ直線に対して基板の一方側である第１領域にパワー半導体モジュールを実装すると共に、直線に対して基板の他方側である第２領域にマイコンを実装する部品実装工程と、を有し、グランドパターン形成工程では、第１領域においてパワー半導体モジュールからコネクタへ向かうように、第１グランドパターン部を形成し、第２領域においてマイコンからコネクタへ向かうように、第１グランドパターン部とは分離して第２グランドパターン部を形成するものである。

本発明によれば、第１グランドパターン部と第２グランドパターン部とが、基板上の異なる領域に設けられていることから、パワー半導体モジュールで発生した熱が接地電極を介してマイコンに伝わりにくいため、マイコンの温度上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機の構成を示す概略断面図である。 図１の電動機に備わる電力制御装置を反ステータ側からみた概略構成を示す模式図である。 図１の電動機に備わる電力制御装置をステータ側からみた概略構成を示す模式図である。 図３の電力制御装置について、基板に設けられたＧＮＤパターンを含めて例示した模式図である。 図１の電動機に備わる電力制御装置の回路構成例を示す回路図である。 図１の電動機の製造工程を例示したフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力制御装置を反ステータ側からみた概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力制御装置をステータ側からみた概略構成を示す模式図である。 図８の電力制御装置について、基板に設けられたＧＮＤパターンを含めて例示した模式図である。 本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態１の変形例３に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。 図１３の電力制御装置の回路構成例を示す回路図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和機の構成例を示す模式図である。 リードタイプのパワー半導体モジュールを有する従来の電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。 図１６の電力制御装置について、マイコンに伝わる熱の様子を示す説明図である。 面実装タイプのパワー半導体モジュールを有する従来の電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。 図１８の電力制御装置について、マイコンに伝わる熱の様子を示す説明図である。 従来の電動機に備わる電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の構成を示す概略断面図である。図２は、図１の電動機に備わる電力制御装置を反ステータ側からみた概略構成を示す模式図である。図３は、図１の電動機に備わる電力制御装置をステータ側からみた概略構成を示す模式図である。図４は、図３の電力制御装置について、基板に設けられたＧＮＤパターンを含めて例示した模式図である。図５は、図１の電動機に備わる電力制御装置の回路構成例を示す回路図である。図１〜図５を参照して、本実施の形態１における電動機１００の構成について説明する。

電動機１００は、例えば、インバータで駆動されるブラシレスＤＣモータであり、後述する回転軸１に接続された負荷へ動力を出力するものである。図１に示すように、電動機１００は、モータ本体１００ａと、電動機１００の上位システムからの速度指令信号に応じて、モータ本体１００ａの駆動用の電力を生成する電力制御装置１０と、を有している。ここで、電動機１００の上位システムとは、電動機１００が内蔵されている機器の制御基板のことである。例えば、電動機１００がエアコンに内蔵された場合、エアコンのユニット側の制御基板が、電動機１００の上位システムに相当する。

モータ本体１００ａは、回転軸１と、回転軸１が挿入される回転子２と、回転子２の外周側に円環状に設けられた固定子３と、回転軸１を回転可能に支持する出力側軸受４ａおよび反出力側軸受４ｂと、を有している。出力側軸受４ａは、回転軸１の一端において、回転軸１を回転自在に支持するものである。反出力側軸受４ｂは、回転軸１の他端において、回転自在に支持するものである。

固定子３は、固定子鉄心３ａと、インシュレータ３ｂと、巻線３ｃと、により構成されている。固定子鉄心３ａは、複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。インシュレータ３ｂは、固定子鉄心３ａと巻線３ｃとを絶縁するためのものであり、固定子鉄心３ａと一体成型されている。巻線３ｃは、インシュレータ３ｂと一体成型された固定子鉄心３ａの各スロットに巻きつけられている。

電力制御装置１０は、電動機１００を駆動するものであり、固定子３の出力側に配置された基板５を有している。基板５は、固定子３と出力側軸受４ａとの間において、回転軸１の軸線方向に対して垂直に配置され、インシュレータ３ｂに固定されている。基板５には、回転軸１および出力側軸受４ａを貫通させる貫通穴５ａが形成されている。すなわち、基板５は、環状に形成され、回転子２および固定子３に対向して配置されている。図２〜４に例示する基板５は、円環状に形成されており、円状の貫通穴５ａが設けられている。

基板５の周縁部には、リード線６が接続されるコネクタ７が配設されている。リード線６は、電動機１００の上位システムに接続され、基板５に実装された各部品に制御信号および電力を供給するものである。コネクタ７は、例えばコネクタであり、リード線６を介して電動機１００の上位システムに接続されている。

図２に示すように、基板５の固定子３とは反対側の面である反ステータ面５ｍには、例えばパワーＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のパワー半導体モジュール１１が実装されている。パワー半導体モジュール１１は、図４に示すように、貫通穴５ａの中心とコネクタ７の中心とを結ぶ直線に対して基板５の一方側である第１領域Ａ_１に実装されており、グランド端子を備えている。

図３に示すように、基板５の固定子３側の面であるステータ面５ｎには、電力制御用のマイコン１２と、回転子２の位置を検知する磁極位置検出センサ１３とが実装されている。マイコン１２は、電動機１００へ供給する電力を制御するものである。マイコン１２は、図４に示すように、貫通穴５ａの中心とコネクタ７の中心とを結ぶ直線に対して基板５の他方側である第２領域Ａ_２に実装されており、グランド端子を備えている。図３および図４の例において、マイコン１２とコネクタ７との距離は、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも長くなっている。磁極位置検出センサ１３は、例えばホールＩＣ等の磁気センサである。

また、基板５のステータ面５ｎには、抵抗およびコンデンサなどの受動部品（図示せず）が配置されている。つまり、基板５は、パワー半導体モジュール１１、マイコン１２、および磁極位置検出センサ１３を含んで構成された電力制御回路を備えている。

本実施の形態１では、リードタイプのパワー半導体モジュール１１を採用しており、基板５の反ステータ面５ｍには、パワー半導体モジュール１１のみが配置されている。パワー半導体モジュール１１は、片面フローによって実装することができる。パワー半導体モジュール１１と巻線３ｃとは、図１に示す巻線端子１４を介して接続されている。

マイコン１２としては、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）を内蔵したものを採用することができる。電力制御装置１０は、フラッシュメモリ内蔵のマイコン１２を有する場合、運転時間の累計データ、およびＯＮ／ＯＦＦの頻度に関するデータ等といった運転情報を記録することができる。そのため、仮に、電動機１００が不具合などで返却された場合、フラッシュメモリに記録された運転情報を、不具合の要因の特定などに役立てることができる。つまり、電動機１００の運転情報を調べることにより、不具合の要因を精度よく特定することができる。

また、モータ本体１００ａは、モールド樹脂からなり、固定子３と基板５とコネクタ７とを一体的に成形するハウジング８と、反出力側軸受４ｂの外輪を取り囲み、ハウジング８に形成された内径部８ａに嵌め込まれたブラケット９と、を有している。

ハウジング８は、電動機１００の外郭を構成すると共に、出力側軸受４ａの外輪を取り囲む軸受支持部８ｂを構成するものである。固定子３と電力制御装置１０とは、ハウジング８を構成するモールド樹脂により一体成型されている。電動機１００では、巻線３ｃを含む固定子３と基板５とが、ハウジング８を構成するモールド樹脂により一体成型され、モールド樹脂を外郭とするモールド固定子３０が形成されている。モールド固定子３０は、内部に、回転子２を収納可能に形成された凹部が設けられている。ブラケット９は、導電性を有しており、モールド固定子３０の凹部の開口部を塞ぐようにしてモールド固定子３０の内周部に嵌め込まれると共に、反出力側軸受４ｂの外輪が内側に嵌め込まれている。

回転子２は、例えば樹脂製であり、回転軸１の外周側に設けられたロータ本体２ａと、回転軸１およびロータ本体２ａの外周側に配設され、固定子鉄心３ａと対向して配置された回転子マグネット２ｂと、回転子マグネット２ｂの基板５側の端部に磁極位置検出センサ１３と対向して配置されるセンサマグネット２ｃとにより構成されている。ロータ本体２ａは、回転軸１と回転子マグネット２ｂとを絶縁すると共に、回転軸１と固定子鉄心３ａとを絶縁するものである。回転子マグネット２ｂは、フェライト磁石又は希土類磁石などの永久磁石によって構成されている。センサマグネット２ｃは、基板５の磁極位置検出センサ１３の近傍に配置されるように、回転軸１を円中心とした回転子２の所定の位置に配置されている。

図４に示すように、基板５には、パワー半導体モジュール１１のグランド端子（ＧＮＤ端子）に接続されるＧＮＤパターンである第１グランドパターン部１１ａと、マイコン１２のグランド端子に接続されるＧＮＤパターンである第２グランドパターン部１２ａとが、個別に設けられている。すなわち、第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａとは、基板５上において分離されている。

第１グランドパターン部１１ａは、接地電極であり、第１領域Ａ_１においてパワー半導体モジュール１１からコネクタ７へ向かうように形成されている。第１グランドパターン部１１ａは、貫通穴５ａを隔てて第２グランドパターン部１２ａとは反対側に設けられている。すなわち、第１グランドパターン部１１ａは、貫通穴５ａに対してマイコン１２とは反対側を経由し、パワー半導体モジュール１１からコネクタ７に向かって延びるように形成されている。

第２グランドパターン部１２ａは、接地電極であり、第２領域Ａ_２においてマイコン１２からコネクタ７へ向かうように形成されている。第２グランドパターン部１２ａは、貫通穴５ａを隔てて第１グランドパターン部１１ａとは反対側に設けられている。すなわち、第２グランドパターン部１２ａは、貫通穴５ａに対してパワー半導体モジュール１１とは反対側を経由し、マイコン１２からコネクタ７に向かって延びるように形成されている。

また、基板５には、第１グランドパターン部１１ａのコネクタ７側と第２グランドパターン部１２ａのコネクタ７側とを接続する接地電極である接続部２０が形成されている。接続部２０は、貫通穴５ａとコネクタ７との間の接続領域Ｃに設けられている。すなわち、第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａとは、接続領域Ｃにおいて、接続部２０により一点接続されている。図４の例では、接続部２０とコネクタ７との距離が、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも短くなっている。マイコン１２のグランド端子は、第２グランドパターン部１２ａおよび接続部２０を介して、パワー半導体モジュール１１のグランド端子に接続された第１グランドパターン部１１ａと繋がっている。

上記のとおり、電力制御装置１０は、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２までのＧＮＤパターンの距離が、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２とを最短経路で接続する場合よりも長くなっているため、ＧＮＤパターンを通してパワー半導体モジュール１１からマイコン１２へ伝わる熱を低減することができる。

また、接続部２０は、第１グランドパターン部１１ａおよび第２グランドパターン部１２ａよりも細く形成されたＧＮＤパターンである。よって、電力制御装置１０は、接続部２０により、第１グランドパターン部１１ａから第２グランドパターン部１２ａへの熱の伝達を妨げることができるため、パワー半導体モジュール１１で発生した熱のマイコン１２への伝達をさらに抑制することができる。

図４の例において、第２グランドパターン部１２ａは、貫通穴５ａに対してパワー半導体モジュール１１と反対側の位置を経由し、貫通穴５ａに対してマイコン１２と反対側の位置で接続部２０を介して第１グランドパターン部１１ａと接続されている。

基板５は、樹脂を用いた一体成型により形成することができる。基板５を樹脂にて一体成型した場合、パワー半導体モジュール１１で発生した熱が、第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａと接続部２０とにより構成される長いＧＮＤパターンから樹脂を介して放熱されるため、マイコン１２へ伝わる熱をより少なくすることができる。

図５に示すように、パワー半導体モジュール１１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子からなる６つのパワートランジスタ１１ｘを備えた駆動回路１１０を有している。駆動回路１１０は、外部入力された電圧を、各パワートランジスタ１１ｘの動作により三相交流電圧に変換してモータ本体１００ａに供給するインバータ回路である。また、パワー半導体モジュール１１は、ゲートドライブ回路１１ｙおよび保護回路１１ｚなどの低圧回路を含んで構成されている。

ブラシレスＤＣモータからなる電動機１００は、回転子マグネット２ｂの磁極位置に応じて、パワー半導体モジュール１１内の６つのパワートランジスタ１１ｘを適切なタイミングでスイッチングすることにより回転動力を得る。６つのパワートランジスタ１１ｘのＯＮ／ＯＦＦ動作のためのスイッチング信号は、マイコン１２が生成して出力する。

ここで、電動機１００の動作原理を以下に示す。
（１）磁極位置検出センサ１３が、回転子マグネット２ｂの磁極位置を示す磁極位置検出信号をマイコン１２へ出力し、磁極位置検出信号がマイコン１２に入力される。
（２）マイコン１２は、磁極位置検出センサ１３から入力した磁極位置検出信号をもとに、回転子２の磁極位置を推測する。
（３）次いで、マイコン１２は、推測した回転子２の磁極位置、および上位システムから出力される速度指令信号に応じたスイッチング信号を生成して、パワー半導体モジュール１１に出力する。

マイコン１２は、過電流検出用抵抗１１Ｒの両端電圧を監視し、過電流検出用抵抗１１Ｒの両端電圧が設定電圧以上となったときに、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより、過電流保護を実現する。また、マイコン１２は、感温素子（図示せず）からの過電流検出信号を受けて、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより、過熱保護を実現する。

上記のとおり、電力制御装置１０は、電力制御用として、専用ＩＣではなくマイコン１２を用いているため、細かな制御パラメータの調整、および複雑な制御アルゴリズムにより、高精度なモータ制御が可能となる。このため、電動機１００によれば、高効率および低騒音を実現し、最大出力向上を図ることができる。さらに、巻線３ｃの仕様、回転子２の回転子マグネット２ｂの仕様、および回転負荷対象に応じた制御パラメータを設定することで、より高精度なモータ制御が可能となるため、さらなる高効率および低騒音を実現すると共に、最大出力向上を図ることができる。

電力制御装置１０が、フラッシュメモリ内蔵のマイコン１２を有し、かつ電動機１００の完成後にフラッシュメモリ内のデータを書き換えるフラッシュ書き換え機能を有している場合、電動機１００の完成後に種々のズレ量を補正することができる。この場合、マイコン１２には、フラッシュメモリの書き換え用の信号の通信に用いる専用リード線が設けられ、例えばＩ２Ｃ通信により、専用リード線を介してフラッシュメモリ内のデータが書き換えられる。

電動機１００の完成後に補正可能なズレ量としては、磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレの量、および過電流リミット値などの設計値からのズレ量などがある。すなわち、フラッシュ書き換え機能をもつ電力制御装置１０は、上記のような種々のズレ量を測定し、ズレ量を補正するパラメータをフラッシュメモリに書き込んだ上でモータ制御を行うことができる。そのため、電力制御装置１０によれば、磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレ、および過電流リミット値などのばらつきを抑制することができる。

図６は、図１の電動機１００の製造工程を例示したフローチャートである。図６に基づき、電動機１００の製造方法について説明する。

［基板５への実装工程］
基板５に、第１グランドパターン部１１ａ、第２グランドパターン部１２ａ、および接続部２０により構成されるＧＮＤパターンを、銅を用いたベタパターンにより形成する。すなわち、第１領域Ａ_１においてパワー半導体モジュール１１からコネクタ７へ向かうように、第１グランドパターン部１１ａを形成する。また、第２領域Ａ_２においてマイコン１２からコネクタ７へ向かうように、第１グランドパターン部１１ａとは分離して第２グランドパターン部１２ａを形成する。第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａとは、マイコン１２からパワー半導体モジュール１１よりも遠い位置で、接続部２０によって一点接続する（ステップＳ１０１／グランドパターン形成工程）。次いで、基板５に、パワー半導体モジュール１１、マイコン１２、および磁極位置検出センサ１３等を実装する（ステップＳ１０２／部品実装工程）。

［モールド固定子３０の作製工程］
複数の電磁鋼板を積層して、固定子鉄心３ａを作製する（ステップＳ２０１）。次いで、固定子鉄心３ａとインシュレータ３ｂとを一体成型する（ステップＳ２０２）。次に、固定子鉄心３ａとインシュレータ３ｂとにより形成された各スロットに巻線３ｃを巻きつけて、固定子３を作製する（ステップＳ２０３）。

続いて、ＧＮＤパターンが形成されて各部品が実装された基板５を固定子３に取り付け、固定子３、基板５、およびコネクタ７が一体的に成形された固定子組立を作製する（ステップＳ２０４）。次いで、巻線３ｃの仕様、回転子２の回転子マグネット２ｂの仕様、および回転負荷対象に応じた制御パラメータを、マイコン１２のフラッシュメモリに書き込む（ステップＳ２０５）。そして、固定子３と基板５とをモールド樹脂にて一体成型し、モールド固定子３０を作製する。すなわち、駆動回路１１０を含む基板５と巻線３ｃを含む固定子３とを、ハウジング８を構成するモールド樹脂にて一体成型し、モールド樹脂を外郭とするモールド固定子３０を作製する（ステップＳ２０６）。

［回転子組立の作製工程］
回転子マグネット２ｂを作成する（ステップＳ３０１）。次いで、回転子マグネット２ｂ、センサマグネット２ｃ、および回転軸１を樹脂にて一体成型し、回転子２を作成する（ステップＳ３０２）。次に、出力側軸受４ａおよび反出力側軸受４ｂを回転軸１に圧入し、回転子２と出力側軸受４ａおよび反出力側軸受４ｂとを組み合わせて回転子組立を作製する（ステップＳ３０３）。

［電動機１００の作製工程］
モールド固定子３０に形成された凹部に、回転子２と出力側軸受４ａおよび反出力側軸受４ｂとが組み合わされた回転子組立を挿入する。そして、モールド固定子３０の内周部にブラケット９を嵌め込むことにより、ブラケット９でモールド固定子３０の凹部の開口部を塞ぎ、電動機１００を作製する（ステップＳ４０１）。

次いで、電動機１００の完成品検査を行う。このとき、磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレ、および過電流リミット値なども測定する（ステップＳ４０２）。そして、測定した磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレ、および過電流リミット値などをフラッシュメモリに書き込む（ステップＳ４０３）。

ここで、ステップＳ４０２の工程とステップＳ４０３の工程とからなる測定書き込み工程は、マイコン１２がフラッシュメモリを内蔵しており、かつ電動機１００の完成後にフラッシュメモリの書き換えが可能な場合、すなわち電力制御装置１０がフラッシュ書き換え機能をもつ場合にのみ実行する。

そして、電力制御装置１０がフラッシュ書き換え機能をもつ場合、ステップＳ２０５のパラメータ書き込み工程は、ステップＳ４０３のズレ量書き込み工程と同じタイミングで行ってもよい。もっとも、ステップＳ２０５のパラメータ書き込み工程は、基板単体の状態で行ってもよいが、ステップＳ４０３のズレ量書き込み工程と同じタイミングで行うことにより、部品の共通化を実現することができ、在庫の削減が可能となる。

また、本実施の形態１では、電動機１００の製造方法を、図６に示す符号の順に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板５への実装工程（ステップＳ１０１およびＳ１０２）と、固定子３を作製するまでの工程（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）とは、並行して行うことができる。また、モールド固定子３０の作製工程（ステップＳ２０１〜Ｓ２０６）と、回転子組立の作製工程（ステップＳ３０１〜Ｓ３０３）とは、並行して行うことができる。

以上のように、電力制御装置１０は、パワー半導体モジュール１１のグランド端子に接続された第１グランドパターン部１１ａと、マイコン１２のグランド端子に接続された第２グランドパターン部１２ａとが、基板５上の異なる領域に設けられている。そのため、パワー半導体モジュール１１のグランド端子とマイコン１２のグランド端子と間のＧＮＤパターンを介しての距離が長くなる。また、電力制御装置１０は、パワー半導体モジュール１１およびマイコン１２のそれぞれに個別のＧＮＤパターンを設けている。そのため、ノイズを増やすことなく、パワー半導体モジュール１１およびマイコン１２が共有する一つのＧＮＤパターンを設ける場合に比べて、各ＧＮＤパターンを細くすることができる。よって、電力制御装置１０によれば、パワー半導体モジュール１１で発せられる熱が、接地電極を介してマイコン１２に伝わりにくくなるため、マイコンの温度上昇を抑制することができる。

また、図４に示すように、電力制御装置１０は、接続部２０とコネクタ７との距離が、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも短くなるように構成することができる。かかる構成を採った電力制御装置１０によれば、マイコン１２と接続部２０との距離を確保することができるため、パワー半導体モジュール１１で発生した熱のマイコン１２への伝達をさらに抑えることができ、マイコン１２の温度上昇をさらに抑制することができる。

加えて、基板５を樹脂によって一体成型した場合は、パワー半導体モジュール１１で発生した熱が、分離して形成された長いＧＮＤパターンから樹脂を介して放熱されるため、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２へ伝わる熱をより抑えることができる。そして、電力制御装置１０を備えた電動機１００の信頼性を高めることができる。

また、図３及び図４の例において、電力制御装置１０は、マイコン１２とコネクタ７との距離が、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも長くなるように構成されている。つまり、電力制御装置１０の基板５には、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも長い第２グランドパターン部１２ａが形成されることから、マイコン１２と接続部２０との間の接地電極の距離を確保することができるため、マイコン１２の温度上昇をさらに抑制することができる。

ところで、マイコンは、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＡＳＳＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ）などのような専用ＩＣとは異なり、回路規模が大きく、クロック周波数が高いことから高速で動作する。そのため、マイコンは、保証温度を上げるのが困難であり、かつ保証温度を上げるには多くのコストがかかることから、専用ＩＣに比べ、最大動作保証温度が低い。例えば、専用ＩＣの最大動作保証温度が１１５℃のとき、マイコンの最大動作保証温度は、１１５℃よりも低い８５℃程度となる。これは、マイコンが特殊なプロセスが必要となるフラッシュメモリを内蔵している場合、さらに顕著となる。この点、電力制御装置１０は、上記のような構成を採ったことにより、マイコン１２の温度上昇を抑制することができるため、最大動作保証温度を上げることなく、マイコン１２による高速動作を有効に実現することができる。

さらに、電力制御装置１０によれば、マイコン１２の温度上昇抑制効果により、下記のような利点を得ることができる。すなわち、電力制御装置１０は、耐熱性の低いマイコン１２の使用が可能となるため、コストを抑制することができる。また、電力制御装置１０は、高速動作するマイコン１２の使用が可能となるため、複雑なモータ制御の実現が可能となり、電動機１００の高効率化、低騒音化、および最大出力の向上などといった電動機１００の性能アップを図ることができる。そして、マイコン１２の温度上昇、つまり、パワー半導体モジュール１１および巻線３ｃの温度上昇を抑えるために制約されていた最大出力を向上させることができる。

また、マイコン１２が、フラッシュメモリと共に、フラッシュメモリの書き換え用の信号の通信に用いる専用リード線を有する場合、専用リード線を介してフラッシュメモリ内のデータを書き換えることができる。

図１６は、リードタイプのパワー半導体モジュールを有する従来の電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。図１７は、図１６の電力制御装置について、マイコンに伝わる熱の様子を示す説明図である。ここで、図１６および図１７に示す比較例を参照して、本実施の形態１の電力制御装置１０および電動機１００によって得られる効果を更に詳細に説明する。電力制御装置１０と同等の構成部材については、便宜上、同一の符号を用いるものとする。

電力制御装置１０００は、図１６に示すように、パワー半導体モジュール１１のグランド端子とマイコン１２のグランド端子とが、一つのベタパターンからなるＧＮＤパターン２０００によって接続されている。そして、ＧＮＤパターン２０００は、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２とを最短距離で結ぶ経路上に、銅箔等によって太く形成されている。そのため、図１７の白抜き矢印Ｈ_１で示すように、パワー半導体モジュール１１で発生した熱が、ＧＮＤパターン２０００を介して直接的にマイコン１２へ伝わり、マイコン１２の温度が上昇する。また、固定子３と基板５とがモールド樹脂にて一体成型されている場合、図１７の白抜き矢印Ｈ_２で示すように、巻線３ｃで発生した熱も、モールド樹脂を介してマイコン１２へ伝わるため、より顕著にマイコン１２の温度が上昇する。すなわち、一般に、マイコン１２の自己発熱はほとんどなく、パワー半導体モジュール１１および巻線３ｃからの熱がマイコン１２の温度上昇の主要因となっている。

この点、本実施の形態１の電力制御装置１０は、ＧＮＤパターンが、パワー半導体モジュール１１のグランド端子に接続された第１グランドパターン部１１ａと、マイコン１２のグランド端子に接続された第２グランドパターン部１２ａとに分離されている。そして、電力制御装置１０は、例えば、マイコン１２から貫通穴５ａに対して反対の位置に接続部２０を配置するといった具合に、マイコン１２からパワー半導体モジュール１１よりも遠い位置で第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａとが接続されている。すなわち、電力制御装置１０は、従来構成よりも、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２までのＧＮＤパターンの距離が延びており、かつＧＮＤパターンの幅が狭くなっていることから、パワー半導体モジュール１１で発生した熱がマイコン１２に伝わりにくくなっているため、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施の形態１の電動機１００は、固定子３と基板５とがモールド樹脂によって一体成型されているが、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２への熱の伝達が抑制されている。そのため、巻線３ｃの温度上昇を抑えるための制約が緩和され、電動機１００の最大出力を向上させることができる。

＜変形例１＞
図７は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力制御装置を反ステータ側からみた概略構成を示す模式図である。図８は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力制御装置をステータ側からみた概略構成を示す模式図である。図９は、図８の電力制御装置について、基板に設けられたＧＮＤパターンを含めて例示した模式図である。本変形例１の電動機１００は、電力制御装置１０の代わりに電力制御装置１０Ａを有している。図７〜図９を参照して、電力制御装置１０Ａの構成を説明する。電力制御装置１０と同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

図７および図８に示すように、基板５のステータ面５ｎには、マイコン１２および磁極位置検出センサ１３が実装されている。また、基板５のステータ面５ｎには、抵抗およびコンデンサなどの受動部品（図示せず）が配置されている。そして、本変形例１の電力制御装置１０Ａは、面実装タイプのパワー半導体モジュール１１を採用しており、パワー半導体モジュール１１も、基板５のステータ面５ｎに実装されている。パワー半導体モジュール１１は、片面リフローによって実装することができる。

図１８は、面実装タイプのパワー半導体モジュールを有する従来の電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。図１９は、図１８の電力制御装置について、マイコンに伝わる熱の様子を示す説明図である。ここで、図１８および図１９に示す比較例を参照して、本変形例の電力制御装置１０Ａによって得られる効果を説明する。電力制御装置１０００と同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

電力制御装置１０００Ａは、図１８に示すように、パワー半導体モジュール１１のグランド端子とマイコン１２のグランド端子とがＧＮＤパターン２０００によって接続されている。そのため、図１９の白抜き矢印Ｈ_１で示すように、パワー半導体モジュール１１で発生した熱が、ＧＮＤパターン２０００を介して直接的にマイコン１２へ伝わり、マイコン１２の温度が上昇する。また、固定子３と基板５とがモールド樹脂にて一体成型されている場合は、図１９の白抜き矢印Ｈ_２で示すように、巻線３ｃで発生した熱も、モールド樹脂を介してマイコン１２へ伝わるため、より顕著にマイコン１２の温度が上昇する。

この点、本変形例１の電力制御装置１０Ａは、第１グランドパターン部１１ａと第２グランドパターン部１２ａとが、マイコン１２からパワー半導体モジュール１１よりも遠い位置において、接続部２０を介して接続されている。すなわち、電力制御装置１０Ａは、電力制御装置１０の場合と同様に、従来構成よりも、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２までのＧＮＤパターンの距離が延びており、かつＧＮＤパターンの幅が狭くなっている。よって、電力制御装置１０Ａによれば、パワー半導体モジュール１１で発生した熱のマイコン１２への伝達を抑えることができるため、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。また、電力制御装置１０Ａを実装した電動機１００によれば、巻線３ｃの温度上昇を抑えるために制約が緩和されるため、電動機１００の最大出力を向上させることができる。

＜変形例２＞
図１０は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。本変形例２の電動機１００は、電力制御装置１０の代わりに電力制御装置１０Ｂを有している。図１０を参照して、電力制御装置１０Ｂの構成を説明する。電力制御装置１０および１０Ａと同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

電力制御装置１０Ｂは、基板５の代わりに、外周が多角形となるように形成された基板５Ｂを有している。図１０では、外周が正十六角形の基板５Ｂを例示している。基板５Ｂは、外周が多角形である点を除き、基板５と同様に構成されている。すなわち、電力制御装置１０Ｂの他の構成は、電力制御装置１０Ａと同様であり、このようにしても、電力制御装置１０Ａと同様の効果を得ることができる。

図１０では、基板５Ｂの外周が正十六角形である例を示したが、これに限らず、基板５Ｂの外周は、三つ以上の頂点を有する任意の多角形によって形成することができる。また、電力制御装置１０Ｂは、電力制御装置１０と同様、基板５Ｂの反ステータ面５ｍにパワー半導体モジュール１１を実装するようにしてもよい。

＜変形例３＞
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。本変形例３の電動機１００は、電力制御装置１０の代わりに電力制御装置１０Ｃを有している。図１および図１１を参照して、電力制御装置１０Ｃの構成を説明する。電力制御装置１０および１０Ａと同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

電力制御装置１０Ｃは、外周から内周に亘って一部が欠けた円環状の基板５Ｃを有している。基板５Ｃには、図１１に示すように、貫通穴５ａと、切り欠き部５ｂと、が設けられている。すなわち、基板５Ｃは、貫通穴５ａを挟んでコネクタ７とは反対側であり、かつパワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の部分の一部が、外周から内周に亘って欠けている。基板５Ｃは、一部が欠けている点を除き、基板５と同様に構成されている。つまり、電力制御装置１０Ｃの他の構成は、電力制御装置１０Ａと同様である。

以上のように、電力制御装置１０Ｃは、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２とを最短距離で結ぶ経路上に、基板５Ｃを構成する樹脂等が存在しないため、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２への熱の伝達を、さらに精度よく抑制することができる。ここで、本変形例３では、基板５Ｃに切り欠き部５ｂが設けられている場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、基板５Ｃは、貫通穴５ａを挟んでコネクタ７とは反対側であり、かつパワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の部分の、外周側又は内周側の一部が欠けていてもよく、当該部分に一又は複数の穴が設けられていてもよい。

ここで、電力制御装置１０Ｃは、電力制御装置１０と同様、基板５Ｃの反ステータ面５ｍにパワー半導体モジュール１１を実装するようにしてもよい。また、基板５Ｃは、基板５Ｂと同様、多角形の外周をもつように形成してもよい。

実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。本実施の形態２の電動機１００は、電力制御装置１０の代わりに電力制御装置１０Ｄを有している。図１２を参照して、本実施の形態２の電力制御装置１０Ｄの構成を説明する。前述した実施の形態１と同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

電力制御装置１０Ｄの基板５には、パワー半導体モジュール１１のグランド端子に接続された第１グランドパターン部１１ｂと、マイコン１２に接続された第２グランドパターン部１２ｂと、が形成されている。そして、電力制御装置１０Ｄが有するリード線６は、パワー半導体モジュール１１のＧＮＤ用であり、第１グランドパターン部１１ａに接続された第１リード線６ｍと、マイコン１２のＧＮＤ用であり、第２グランドパターン部１２ｂに接続された第２リード線６ｎと、を含んでいる。図１２の例において、コネクタ７は、貫通穴５ａに対してマイコン１２と反対側の位置に設けられている。

第１グランドパターン部１１ｂは、第１領域Ａ_１においてパワー半導体モジュール１１からコネクタ７へ向かうように形成されている。すなわち、第１グランドパターン部１１ｂは、貫通穴５ａに対してマイコン１２とは反対側を経由し、パワー半導体モジュール１１からコネクタ７に向かって延びるように形成されている。そして、第１グランドパターン部１１ｂは、コネクタ７において第１リード線６ｍに接続されている。

第２グランドパターン部１２ｂは、第２領域Ａ_２においてマイコン１２からコネクタ７へ向かうように形成されている。すなわち、第２グランドパターン部１２ｂは、貫通穴５ａに対してパワー半導体モジュール１１とは反対側を経由し、マイコン１２からコネクタ７に向かって延びるように形成されている。そして、第２グランドパターン部１２ｂは、コネクタ７において第２リード線６ｎに接続されている。

第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとは、それぞれ、外部基板１９０のコネクタ１７に個別に接続されると共に、外部基板１９０に形成された接地電極である接続部１２０によって接続されている。すなわち、接続部１２０は、基板５の外部に設けられ、第１リード線６ｍおよび第２リード線６ｎを介して第１グランドパターン部１１ｂのコネクタ７側と第２グランドパターン部１２ｂのコネクタ７側とを接続するものである。また、図１２の例において、接続部１２０は、第１グランドパターン部１１ｂおよび第２グランドパターン部１２ｂよりも細く形成されている。ここで、外部基板１９０は、例えば、電動機１００が内蔵されている機器の制御基板である。電力制御装置１０Ｄの他の構成は、前述した実施の形態１の電力制御装置１０Ａと同様である。また、電力制御装置１０Ｄを有する電動機１００の製造方法は、図６の場合と同様である。

以上のように、電力制御装置１０Ｄは、第１グランドパターン部１１ｂと第２グランドパターン部１２ｂとが、基板５の外部で接続されているため、パワー半導体モジュール１１のグランド端子とマイコン１２のグランド端子との接続経路が、前述した実施の形態１の場合よりも長くなっている。そのため、電力制御装置１０Ｄによれば、接地電極を介してパワー半導体モジュール１１からマイコン１２へ伝わる熱をさらに低減することができる。

また、第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとは、コネクタ１７を通じて、外部基板１９０に設けられた接続部１２０により接続されている。よって、第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとがベタパターンを介さずに接続された場合よりも、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２への熱の伝達を抑制することができる。

さらに、接続部１２０は、図１２のように、第１グランドパターン部１１ｂおよび第２グランドパターン部１２ｂよりも細く形成することができる。このようにすれば、電力制御装置１０Ｄは、接続部１２０により、第１リード線６ｍから第２リード線６ｎへの熱の伝達を妨げることができるため、パワー半導体モジュール１１で発生した熱のマイコン１２への伝達を、より精度よく抑制することができる。

本実施の形態２では、第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとが、外部基板１９０に形成された接続部１２０によって接続されている場合を例示したが、第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとは、基板５の外部で接続されていればよい。すなわち、第１リード線６ｍと第２リード線６ｎとは、基板５の外部において、ベタパターンを介さずに接続されていてもよい。

ここで、電力制御装置１０Ｄは、電力制御装置１０と同様、基板５の反ステータ面５ｍにパワー半導体モジュール１１を実装してもよい。また、電力制御装置１０Ｄの基板５は、基板５Ｂと同様、多角形の外周をもつように形成してもよい。さらに、電力制御装置１０Ｄの基板５は、基板５Ｃと同様、一部が欠けているものであってもよい。

実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３に係る電力制御装置の概略構成を示す模式図である。図１４は、図１３の電力制御装置の回路構成例を示す回路図である。図１３および図１４を参照して、本実施の形態３の電力制御装置１０Ｅの構成を説明する。上述した実施の形態１および２と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

図１４に示すように、電力制御装置１０Ｅは、高圧回路である駆動回路１１０と、ゲートドライブ回路１１ｙおよび保護回路１１ｚなどの低圧回路と、を含んで構成されたパワー半導体モジュール１１１を有している。パワー半導体モジュール１１１は、２つのグランド端子を備えている。本実施の形態３において、パワー半導体モジュール１１１は、パワー半導体モジュール１１１は、各パワートランジスタ１１ｘのＧＮＤ用である高圧部のグランド端子と、ゲートドライブ回路１１ｙおよび保護回路１１ｚなどの低圧回路のＧＮＤ用である低圧部のグランド端子とを、別々のピンによって備えている。

図１３に示すように、電力制御装置１０Ｅの基板５には、パワー半導体モジュール１１１の高圧部のグランド端子に接続された接地電極である第１高圧グランドパターン部１１Ｈと、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと分離され、パワー半導体モジュール１１１の低圧部のグランド端子に接続された接地電極である第１低圧グランドパターン部１１Ｌと、が形成されている。また、電力制御装置１０Ｅの基板５には、第１高圧グランドパターン部１１Ｈおよび第１低圧グランドパターン部１１Ｌと分離され、マイコン１２のグランド端子に接続された接地電極である第２グランドパターン部１２ａが形成されている。

第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第１低圧グランドパターン部１１Ｌとは、互いに交わらないように、第１領域Ａ_１においてパワー半導体モジュール１１１からコネクタ７へ向かうように形成されている。すなわち、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第１低圧グランドパターン部１１Ｌとは、貫通穴５ａに対してマイコン１２とは反対側を経由し、パワー半導体モジュール１１１からコネクタ７に向かって延びるように形成されている。

また、電力制御装置１０Ｅの基板５には、第１高圧グランドパターン部１１Ｈおよび第１低圧グランドパターン部１１Ｌのコネクタ７側と、第２グランドパターン部１２ａのコネクタ７側とを接続する接地電極である接続部２２０が形成されている。接続部２２０は、貫通穴５ａとコネクタ７との間の接続領域Ｃに設けられている。すなわち、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと、第１低圧グランドパターン部１１Ｌと、第２グランドパターン部１２ａとは、接続領域Ｃにおいて、接続部２２０により一点接続されている。図１３の例では、接続部２２０とコネクタ７との距離が、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも短くなっている。

図１３の例では、接続部２２０が、貫通穴５ａに対してマイコン１２と反対側の位置に設けられている。図１３の例において、接続部２２０は、接地電極であり、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第２グランドパターン部１２ａとを接続する第３高圧グランドパターン部２１と、第３高圧グランドパターン部２１と第１低圧グランドパターン部１１Ｌとを接続する第３高低グランドパターン部２２と、により構成されている。電力制御装置１０Ｅの他の構成は、前述した実施の形態１の電力制御装置１０Ａと同様である。電力制御装置１０Ｅを有する電動機１００の製造方法は、図６の場合と同様である。

以上のように、電力制御装置１０Ｅは、基板５上に、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと、第１低圧グランドパターン部１１Ｌと、第２グランドパターン部１２ａとを個別に設け、これらが接続領域Ｃで接続部２２０によって接続されている。よって、電力制御装置１０Ｅによれば、パワー半導体モジュール１１１からマイコン１２までのＧＮＤパターンの長距離化を図ることができるため、パワー半導体モジュール１１１からマイコン１２への熱伝達を抑制することができる。そして、電力制御装置１０Ｅを備えた電動機１００の信頼性を高めることができる。さらに、電力制御装置１０Ｅは、図１３に示すように、接続部２２０とコネクタ７との距離が、貫通穴５ａとコネクタ７との距離よりも短くなるように構成することができる。かかる構成と採った電力制御装置１０Ｅによれば、マイコン１２と接続部２２０との距離を確保することができるため、パワー半導体モジュール１１１で発生した熱のマイコン１２への伝達をさらに抑えることができ、マイコン１２の温度上昇をさらに抑制することができる。

図２０は、従来の電動機に備わる電力制御装置をステータ側からみた概略構成示す模式図である。図２０に示す比較例を参照して、本実施の形態３の電力制御装置１０Ｅによって得られる効果を更に詳細に説明する。電力制御装置１０Ｅと同等の構成部材については、便宜上、同一の符号を用いるものとする。

電力制御装置１０００Ｅでは、高圧部からのノイズを除去するために、基板５のＧＮＤパターンが、パワー半導体モジュール１１１の高圧部のＧＮＤ用のＧＮＤパターン２０１０と、パワー半導体モジュール１１１の低圧部およびマイコン１２のＧＮＤ用のＧＮＤパターン２０２０と、に分離して形成されている。また、ＧＮＤパターン２０２０は、銅製のベタパターンなどにより、短くかつ太く形成されている。これにより、電力制御装置１０００Ｅは、パワー半導体モジュール１１１の低圧部のグランド端子とマイコン１２のグランド端子との間のインピーダンスを下げ、耐ノイズ性の向上を図っている。

しかしながら、電力制御装置１０００Ｅは、パワー半導体モジュール１１１とマイコン１２との間の最短経路上に、短くて太いＧＮＤパターン２０２０が形成されている。そのため、パワー半導体モジュール１１１で発生した熱が、ＧＮＤパターン２０２０を介して直接的にマイコン１２へ伝わることから、マイコン１２の温度が上昇する。また、固定子３と基板５とが樹脂にて一体成型されている場合、巻線３ｃで発生した熱が樹脂を介してマイコン１２へ伝わるため、より顕著にマイコン１２の温度が上昇する。

この点、本実施の形態３の電力制御装置１０Ｅは、基板５のＧＮＤパターンが、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと、第１低圧グランドパターン部１１Ｌと、第２グランドパターン部１２ａと、接続部２２０と、に分離して形成されている。すなわち、個別に設けられたが第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第１低圧グランドパターン部１１Ｌと第２グランドパターン部１２ａとが、マイコン１２からパワー半導体モジュール１１１よりも遠い位置で、接続部２２０によって接続されている。よって、パワー半導体モジュール１１１で発生した熱がマイコン１２に伝わりにくくなるため、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

また、接続部２２０は、第１高圧グランドパターン部１１Ｈ、第１低圧グランドパターン部１１Ｌ、および第２グランドパターン部１２ａよりも細く形成されている。そのため、電力制御装置１０は、接続部２２０により、パワー半導体モジュール１１１から第２グランドパターン部１２ａへの熱の伝達を妨げることができるため、パワー半導体モジュール１１１からマイコン１２への熱の伝達をさらに抑制することができる。

ここで、電力制御装置１０Ｅは、電力制御装置１０と同様、基板５の反ステータ面５ｍにパワー半導体モジュール１１１を実装してもよい。また、電力制御装置１０Ｅは、基板５の代わりに、外周が多角形の基板５Ｂを有していてもよい。さらに、電力制御装置１０Ｅは、基板５の代わりに、一部が欠けている基板５Ｃを有していてもよい。なお、パワー半導体モジュール１１１におけるグランド端子の配置に応じて、第１高圧グランドパターン部１１Ｈおよび第１低圧グランドパターン部１１Ｌの配置を変更するようにしてもよい。例えば、パワー半導体モジュール１１１において、高圧部のグランド端子の位置と低圧部のグランド端子の位置とが入れ替わっている場合は、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第１低圧グランドパターン部１１Ｌとの配置を入れ替えればよい。

加えて、電力制御装置１０Ｅは、電力制御装置１０Ｄと同様、基板５に、第１高圧グランドパターン部１１Ｈ、第１低圧グランドパターン部１１Ｌ、および第２グランドパターン部１２ａのみを形成するようにしてもよい。併せて、電力制御装置１０Ｅのリード線６が、第１高圧グランドパターン部１１Ｈに接続された第１高圧リード線と、第１低圧グランドパターン部１１Ｌに接続された第１低圧リード線と、第２グランドパターン部１２ａに接続された第２リード線とを含むようにしてもよい。そして、第１高圧リード線と第１低圧リード線と第２リード線とを、基板５の外部で接続するようにしてもよい。もっとも、第１高圧グランドパターン部１１Ｈと第１低圧グランドパターン部１１Ｌとは、基板５上において、ベタパターンなどで接続するようにしてもよい。この場合、電力制御装置１０Ｅのリード線６は、第１高圧グランドパターン部１１Ｈおよび第１低圧グランドパターン部１１Ｌに接続された第１リード線と、第２グランドパターン部１２ａに接続された第２リード線とを含んでいればよい。そして、第１リード線と第２リード線とを、基板の外部で接続するようにするとよい。

実施の形態４．
図１５は、本発明の実施の形態４に係る空気調和機の構成例を示す模式図である。図１５に示すように、空気調和機５００は、室内機５１０と、室外機５２０と、を有している。室内機５１０と室外機５２０とは冷媒配管５３０を介して接続されている。室内機５１０は、何れも図示しないが、例えば電子膨張弁からなり、冷媒を減圧する膨張弁と、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、冷媒と室内の空気との熱交換を行う室内熱交換器と、を有している。室内熱交換器は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する。

室外機５２０は、何れも図示しないが、例えば全密閉式圧縮機からなり、冷媒を圧縮する圧縮機と、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、を有している。室外熱交換器は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。また、室外機５２０は、例えばプロペラファン等の軸流送風機からなり、室外熱交換器に送風する室外機用送風機５２０ａを有している。そして、空気調和機５００は、室外機用送風機５２０ａの動力源として、実施の形態１〜３で説明した電動機１００を内蔵している。

ここで、室内機５１０は、例えばクロスフローファン等の遠心送風機からなり、室内熱交換器に送風する室内機用送風機を有していてもよく、空気調和機５００は、室内機用送風機の動力源として、実施の形態１〜３における電動機１００を有していてもよい。また、図１５には、室内機５１０と室外機５２０とが別々に設けられた分離型の空気調和機５００を例示したが、本実施の形態４の空気調和機５００は、室内機の機能と室外機の機能とを組み合わせた一体型の空調機であってもよい。つまり、空気調和機５００は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷凍サイクルが形成されたものであればよい。そして、空気調和機５００は、凝縮器および蒸発器のうちの少なくとも一方に送風する送風機を有している場合、送風機の動力源として電動機１００を内蔵するとよい。

さらに、空気調和機５００は、室外機５２０に備わる圧縮機の動力源として、実施の形態１〜３における電動機１００を有していてもよい。すなわち、空気調和機５００は、室外機用送風機５２０ａ、室内機用送風機、および圧縮機のうちの少なくとも１つの動力源として、実施の形態１〜３における電動機１００を内蔵していてもよい。

以上のように、本実施の形態４における空気調和機５００は、上述した実施の形態１〜３の電動機１００を動力源として内蔵していることから、モータ本体１００ａへの供給電力を制御するマイコン１２の温度上昇を抑制することができるため、空気調和機５００の信頼性の向上を図ることができる。

本実施の形態４では、実施の形態１〜３における電動機１００を空気調和機に搭載した場合を例示したが、これに限らず、電動機１００は、例えば、換気扇、各種の家電機器、および工作機等の動力源として搭載して利用するようにしてもよい。

なお、上述した各実施の形態は、電力制御装置および電動機における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、図４、図９〜図１１、図１３では、接続部２０又は１２０が、貫通穴５ａとコネクタ７との間に設けられた場合を例示しているが、これに限らず、接続部２０の配置は、貫通穴５ａおよびコネクタ７の位置および大きさ等に応じて適宜変更することができる。

また、上記実施の形態１および３では、第２グランドパターン部１２ａがコネクタ７に接続されている場合を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、第１グランドパターン部１１ａがコネクタ７に接続されるようにし、第２グランドパターン部１２ａは、接続部２０および第１グランドパターン部１１ａを介してコネクタ７に接続されるようにしてもよい。

さらに、上記各実施の形態では、マイコン１２に内蔵されたメモリとしてフラッシュメモリを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、マイコン１２は、フラッシュメモリの代わりに、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）、強誘電体メモリ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＲＡＭ）、又はＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）などのような他の不揮発性メモリを内蔵していてもよい。

図５および図１４では、三相交流電源に対応した駆動回路１１０を例示しているが、これに限らず、駆動回路１１０は、単相交流電源に対応したものであってもよい。すなわち、電動機１００は、単相交流電源に対応したものであってもよい。

１ 回転軸、２ 回転子、２ａ ロータ本体、２ｂ 回転子マグネット、２ｃ センサマグネット、３ 固定子、３ａ 固定子鉄心、３ｂ インシュレータ、３ｃ 巻線、４ａ 出力側軸受、４ｂ 反出力側軸受、５、５Ｂ、５Ｃ 基板、５ａ 貫通穴、５ｂ 切り欠き部、５ｍ 反ステータ面、５ｎ ステータ面、６ リード線、６ｍ 第１リード線、６ｎ 第２リード線、７、１７ コネクタ、８ ハウジング、８ａ 内径部、８ｂ 軸受支持部、９ ブラケット、１０、１０Ａ〜１０Ｅ、１０００、１０００Ａ、１０００Ｅ 電力制御装置、１１、１１１ パワー半導体モジュール、１１Ｈ 第１高圧グランドパターン部、１１Ｌ 第１低圧グランドパターン部、１１Ｒ 過電流検出用抵抗、１１ａ、１１ｂ 第１グランドパターン部、１１ｘ パワートランジスタ、１１ｙ ゲートドライブ回路、１１ｚ 保護回路、１２ マイコン、１２ａ、１２ｂ 第２グランドパターン部、１３ 磁極位置検出センサ、１４ 巻線端子、２０、１２０、２２０ 接続部、２１ 第３高圧グランドパターン部、２２ 第３高低グランドパターン部、３０ モールド固定子、１００ 電動機、１００ａ モータ本体、１１０ 駆動回路、１９０ 外部基板、５００ 空気調和機、５１０ 室内機、５２０ 室外機、５２０ａ 室外機用送風機、５３０ 冷媒配管、２０００、２０１０、２０２０ ＧＮＤパターン、Ａ_１ 第１領域、Ａ_２ 第２領域、Ｃ 接続領域。

Claims (15)

1. 回転軸が挿入される回転子と、前記回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機を駆動する電力制御装置であって、
   前記回転軸を貫通させる貫通穴が形成され、前記回転子および前記固定子に対向して配置された環状の基板と、
   前記基板の周縁部に配設され、リード線が接続されるコネクタと、
   前記貫通穴の中心と前記コネクタの中心とを結ぶ直線に対して前記基板の一方側である第１領域に実装され、グランド端子を備え、駆動回路を含むパワー半導体モジュールと、
   前記直線に対して前記基板の他方側である第２領域に実装され、グランド端子を備え、前記電動機へ供給する電力を制御するマイコンと、を有し、
   前記基板には、
   前記パワー半導体モジュールのグランド端子に接続され、前記第１領域において前記パワー半導体モジュールから前記コネクタへ向かうように形成された接地電極である第１グランドパターン部と、
   前記第１グランドパターン部と分離され、前記マイコンのグランド端子に接続され、前記第２領域において前記マイコンから前記コネクタへ向かうように形成された接地電極である第２グランドパターン部と、
   前記第１グランドパターン部の前記コネクタ側と前記第２グランドパターン部の前記コネクタ側とを接続する接続部と、が設けられている電力制御装置。
2. 前記接続部は、
   前記基板上に設けられた接地電極であり、
   前記第１グランドパターン部および前記第２グランドパターン部よりも細く形成されている請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記接続部と前記コネクタとの距離は、前記貫通穴と前記コネクタとの距離よりも短くなっている請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記リード線は、
   前記第１グランドパターン部に接続された第１リード線と、
   前記第２グランドパターン部に接続された第２リード線と、を含んでおり、
   前記接続部は、
   前記基板の外部に設けられ、前記第１リード線および前記第２リード線を介して前記第１グランドパターン部と前記第２グランドパターン部とを接続するものである請求項１に記載の電力制御装置。
5. 前記接続部は、前記電動機が内蔵されている機器の制御基板に設けられた接地電極である請求項４に記載の電力制御装置。
6. 前記接続部は、前記第１グランドパターン部および前記第２グランドパターン部よりも細く形成されている請求項５に記載の電力制御装置。
7. 前記マイコンと前記コネクタとの距離は、前記貫通穴と前記コネクタとの距離よりも長くなっている請求項１〜６の何れか一項に記載の電力制御装置。
8. 前記パワー半導体モジュールは、２つの前記グランド端子を備え、
   前記第１グランドパターン部は、
   一方の前記グランド端子に接続された接地電極である第１高圧グランドパターン部と、
   前記第１高圧グランドパターン部と分離され、他方の前記グランド端子に接続された接地電極である第１低圧グランドパターン部と、を有する請求項１〜７の何れか一項に記載の電力制御装置。
9. 前記基板は、樹脂によって一体成型されたものである請求項１〜８の何れか一項に記載の電力制御装置。
10. 前記基板は、
    前記貫通穴を挟んで前記コネクタとは反対側であり、かつ前記パワー半導体モジュールと前記マイコンとの間の部分の一部が、外周から内周に亘って欠けている請求項１〜９の何れか一項に記載の電力制御装置。
11. 前記マイコンは、不揮発性メモリと共に、前記不揮発性メモリの書き換え用の信号の通信に用いる専用リード線を有している請求項１〜１０の何れか一項に記載の電力制御装置。
12. 回転軸が挿入される回転子と、
    前記回転子の外周側に設けられた固定子と、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の電力制御装置と、を備え、
    前記固定子と前記電力制御装置とは、モールド樹脂により一体成型されている電動機。
13. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が配管で接続され、冷媒を循環させる空気調和機であって、
    前記凝縮器および前記蒸発器のうちの少なくとも一方に送風する送風機を有し、
    前記送風機の動力源として、請求項１２に記載の電動機を備えた空気調和機。
14. 回転軸が挿入される回転子と、前記回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機の製造方法であって、
    前記回転軸を貫通させる貫通穴が形成された環状の基板に、パワー半導体モジュールのグランド端子に接続される第１グランドパターン部と、マイコンのグランド端子に接続される第２グランドパターン部と、を形成するグランドパターン形成工程と、
    前記貫通穴の中心と前記基板の周縁部に設けられるコネクタの中心とを結ぶ直線に対して前記基板の一方側である第１領域に前記パワー半導体モジュールを実装すると共に、前記直線に対して前記基板の他方側である第２領域に前記マイコンを実装する部品実装工程と、を有し、
    前記グランドパターン形成工程では、
    前記第１領域において前記パワー半導体モジュールから前記コネクタへ向かうように、前記第１グランドパターン部を形成し、
    前記第２領域において前記マイコンから前記コネクタへ向かうように、前記第１グランドパターン部とは分離して前記第２グランドパターン部を形成する電動機の製造方法。
15. 前記部品実装工程では、前記回転子の位置を検知する磁極位置検出センサをさらに実装し、
    前記部品実装工程の後、前記回転子の磁極位置と前記磁極位置検出センサから出力される磁極位置検出信号との位相ズレ、および過電流リミット値を測定すると共に、測定値を前記マイコンの不揮発性メモリに書き込む測定書き込み工程を有する請求項１４に記載の電動機の製造方法。

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