JP4083294B2

JP4083294B2 - Brushless motor

Info

Publication number: JP4083294B2
Application number: JP16746798A
Authority: JP
Inventors: 英樹須永; 滋規大平
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JP2000004567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータには、モータシャフトの回転を制御する制御回路にマイクロコンピュータ等の集積回路を使用し、この集積回路が、制御回路を保護する回路保護ケース内に収納されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、車両空調装置のブロアファンモータとしてブラシレスモータを使用している場合には、炎天下に車両を駐車すると、車室内が高温となって、車室内に配設されている車両空調装置のブロアユニットにおけるブラシレスモータの回路保護ケース内も高温となり、ブラシレスモータ駆動時に、前記集積回路等の発熱が加わって回路保護ケース内の集積回路周辺の雰囲気温度が更に高温となり、前記集積回路が誤作動する恐れがある。
【０００４】
この恐れを解消するため、従来のブラシレスモータでは、仕様温度が高くて高価な集積回路を前記制御回路に使用しており、コスト的に不利となっていた。
【０００５】
そこで、本発明では、従来品と比べて、制御回路のコストを削減することができるブラシレスモータを提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、請求項１の発明では、集積回路を使用してモータシャフトの回転を制御する制御回路が回路保護ケース内に収納されているブラシレスモータにおいて、前記回路保護ケースに、回路保護ケースの内外を連通させる第１通気口及び第２通気口を設け、第１通気口は、前記集積回路に対して、集積回路の作動時の発熱で上昇する回路保護ケース内の空気の上昇方向上方に配置し、第２通気口は、集積回路より前記上昇方向下方で集積回路を臨む位置に配置し、前記回路保護ケース内に、前記第２通気口から流入する回路保護ケース外の空気を前記集積回路まで導く通気ダクトを設け、集積回路の発熱を利用して、第２通気口から回路保護ケース内へ流入した空気を第１通気口から回路保護ケース外へ流出させる自然対流を発生させることを特徴としている。
【０００７】
このため、請求項１の発明では、集積回路が作動すると、集積回路の発熱によって上昇した回路保護ケース内の空気が、その上昇方向における集積回路より上方に配設された第１通気口から回路保護ケース外へ流出し、回路保護ケース外の空気が、集積回路より前記上昇方向下方で集積回路を臨む第２通気口から回路保護ケース内へ流入して、回路保護ケース内の集積回路周辺に自然対流が発生し、この自然対流によって集積回路周辺の雰囲気温度が低下する。
【０００９】
また、第２通気口から回路保護ケース内へ流入する回路保護ケース外の空気は、通気ダクトによって集積回路まで導かれ、集積回路周辺の雰囲気温度を確実に低下させる。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、集積回路の作動時に集積回路の発熱によって上昇した回路保護ケース内の空気が第１通気口から回路保護ケース外へ流出し、回路保護ケース外の空気が第２通気口から回路保護ケース内へ流入して、回路保護ケース内の集積回路周辺に自然対流が発生し、この自然対流によって集積回路周辺の雰囲気温度が低下するので、従来品と比べて、仕様温度が低く安価な集積回路を制御回路に使用することができ、制御回路のコストを削減することができる。
【００１１】
また、第２通気口から回路保護ケース内へ流入する回路保護ケース外の空気が通気ダクトにより集積回路まで導かれて、集積回路周辺の雰囲気温度を確実に低下させるので、制御回路のコストをより確実に削減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１及び２記載の両発明を併せて実施した実施の形態の一例を示す破断断面図である。このブラスレスモータ１は、車両空調装置のブロアファンモータとして使用されるものであって、図１に図示されているように、ベアリング部２を介してモータシャフト３を回転自在に支持するハウジング４に、コイル５を備えたステータ６が設けられ、このステータ６に近接して配置されたフェライト磁石７がヨーク８を介してモータシャフト３に固定されている。
【００１３】
モータシャフト３の先端部には、送風用のシロッコファン１０が取り付けられ、モータシャフト３の後端部には、フェライト磁石７の回転位置を示すセンサ磁石１１が取り付けられている。ハウジング４のモータシャフト３後端側の端部に設けられたフランジ部４ａには、リング状の取付金具１２により圧縮されたリング状の防振ゴム１３を介在させて合成樹脂製の回路保護ケース２０が取り付けられている。
【００１４】
この回路保護ケース２０は、モータシャフト３先端側に位置するアッパーケース２１と、モータシャフト３後端側に位置するロアケース２２とからなり、回路保護ケース２０内には、前記センサ磁石１１と共に、ステータ６のコイル５を流れる駆動電流の電流方向を切り換えてモータシャフト３を回転させる駆動回路と、該駆動回路を制御することによってモータシャフト３の回転を制御する制御回路とが収納されている。
【００１５】
この駆動回路と制御回路とは、所定の配線パターンを備えた電気回路基板３０に電気回路部品が実装されて形成されており、駆動回路は、ステータ６のコイル５を流れる駆動電流の電流方向を切り換えるスイッチング素子３１や、電解コンデンサ３２等の電気回路部品を備え、制御回路は、センサ磁石１１と協働してフェライト磁石７の回転位置を検出する複数の磁気センサ（図示省略）や、マイクロコンピュータである集積回路３３等の電気回路部品を備えている。なお、このブラシレスモータ１では、スイッチング素子３１としてＭＯＳ型電界効果トランジスタを使用している。
【００１６】
ところで、このブラシレスモータ１は、車両の上下方向とモータシャフト３の軸方向とを一致させて車室内に配設されるため、ブラシレスモータ１の駆動時に駆動回路のスイッチング素子３１及び電解コンデンサ３２や制御回路の集積回路３３等の発熱で上昇する回路保護ケース２０内の空気の上昇方向Ｙは、モータシャフト３の軸方向と一致している。
【００１７】
電気回路基板３０は、アッパーケース２１の頂壁２１ａに垂設されたボス部２３にビス止め固定されて、回路保護ケース２０内で前記上昇方向Ｙに対し直交配置されている。
【００１８】
スイッチング素子３１は、アルミ製のヒートシンク３４にビス止め固定されて、電気回路基板３０の上昇方向Ｙ上方側の上面３０ａにおける一方の端部に実装されており、ヒートシンク３４は、その放熱フィン３４ａを回路保護ケース２０外に露出させて、アッパーケース２１の頂壁２１ａに取り付けられている。
【００１９】
電解コンデンサ３２は、電気回路基板３０の上面３０ａのスイッチング素子３１寄り位置に実装されており、従って、スイッチング素子３１や電解コンデンサ３２等の電気回路部品を備えた前記駆動回路は、電気回路基板３０の上面３０ａの一方の端部側に形成されている。
【００２０】
集積回路３３は、電気回路基板３０の上昇方向Ｙ下方側の下面３０ｂにおける他方の端部に実装されており、回路保護ケース２０内において、前記駆動回路より上昇方向Ｙ下方、かつ、前記駆動回路から離れた位置に配設されている。
【００２１】
ロアケース２２における集積回路３３寄りの側壁２２ａには、集積回路３３より上昇方向Ｙ上方に位置する部位に、回路保護ケース２０の内外を連通させる第１通気口２４が設けられ、ロアケース２２における集積回路３３より上昇方向Ｙ下方に位置する底壁２２ｂには、集積回路３３の上昇方向Ｙ真下で集積回路３３を臨む部位に、回路保護ケース２０の内外を連通させる第２通気口２５が設けられている。
【００２２】
ロアケース２２の底壁２２ｂの内壁面には、第２通気口２５を全周に亘って囲み第２通気口２５から集積回路３３の近傍まで延びる通気ダクト２６が立設されている。
【００２３】
なお、図１において、符号３５は、一端側がステータ６のコイル５と電気的に導通し他端が電気回路基板３０を貫通する金属製のターミナルピンを示し、符号３６は、一端が駆動回路に接続され他端が電気回路基板３０を貫通する金属製のジョイントターミナルを示し、符号３７は、ターミナルピン３５とジョイントターミナル３６とを電気的に結合させる金属バスバーを示している。
【００２４】
以上説明したブラスレスモータ１では、車両空調装置のブロアユニットを車室内に組み付けた状態でブラスレスモータ１を駆動すると、集積回路３３の作動による集積回路３３の発熱で上昇した回路保護ケース２０内の空気が、その上昇方向Ｙにおける集積回路３３より上方に配設されたロアケース２２の第１通気口２４から回路保護ケース２０外へ流出し、回路保護ケース２０外の空気が、ロアケース２２における集積回路３３の上昇方向Ｙ真下で集積回路３３を臨む部位に設けた第２通気口２５から回路保護ケース２０内へ流入して、回路保護ケース２０内の集積回路３３周辺に自然対流が発生する。
【００２５】
しかも、ブラスレスモータ１では、第２通気口２５から集積回路３３の近傍まで延びる通気ダクト２６を回路保護ケース２０内に設けたので、第２通気口２５から回路保護ケース２０内へ流入する回路保護ケース２０外の空気は、通気ダクト２６により集積回路３３の近傍まで導かれて、集積回路３３周辺に確実に自然対流を発生させる。
【００２６】
このため、ブラスレスモータ１では、この自然対流によって回路保護ケース２０内の集積回路３３周辺の雰囲気温度を確実に低下させることができ、従って、仕様温度が低く安価な集積回路３３を制御回路に使用することができ、制御回路のコストを削減することができる。
【００２７】
また、ブラスレスモータ１では、集積回路３３は、回路保護ケース２０内において、スイッチング素子３１や電解コンデンサ３２等を備えた駆動回路より上昇方向Ｙ下方、かつ、駆動回路から離れた位置に配設されているので、ブラスレスモータ１駆動時に駆動回路のスイッチング素子３１や電解コンデンサ３２等の発熱によって暖められた回路保護ケース２０内の空気は、上昇方向Ｙ上方へ上昇して集積回路３３より上昇方向Ｙ上方の回路保護ケース２０内に滞留し、ヒートシンク３４やハウジング４等によって冷却される。
【００２８】
このため、ブラスレスモータ１では、集積回路３３はブラスレスモータ１駆動時の駆動回路の発熱の影響を受けにくく、この点でも、仕様温度が低く安価な集積回路３３を制御回路に使用することができ、制御回路のコストを削減することができる。
【００２９】
ところで、以上説明したブラスレスモータ１は、車両空調装置のブロアユニットのブロアファンモータとして使用されるものである。しかし、本発明に係るブラスレスモータが車両空調装置用のブラスレスモータに限定されないのは勿論のことである。
【００３０】
また、ブラスレスモータ１では、集積回路３３としてマイクロコンピュータを使用している。しかし、集積回路３３はマイクロコンピュータに限定されず、例えば、論理回路用の汎用ＩＣ，カスタムＩＣあるいはハイブリッドＩＣ等であっても良いのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１及び２記載の両発明を併せて実施した実施の形態の一例を示す破断断面図である。
【符号の説明】
１ブラシレスモータ
３モータシャフト
２０回路保護ケース
２４第１通気口
２５第２通気口
２６通気ダクト
３３集積回路
Ｙ上昇方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor.
[0002]
[Prior art]
Some brushless motors use an integrated circuit such as a microcomputer as a control circuit for controlling the rotation of the motor shaft, and this integrated circuit is housed in a circuit protection case for protecting the control circuit.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, when a brushless motor is used as a blower fan motor of a vehicle air conditioner, if the vehicle is parked under hot weather, the vehicle interior becomes hot and the vehicle air conditioner installed in the vehicle interior The circuit protection case of the brushless motor in the blower unit also becomes hot, and when the brushless motor is driven, heat is generated from the integrated circuit and the ambient temperature around the integrated circuit in the circuit protection case becomes even higher, causing the integrated circuit to malfunction. There is a fear.
[0004]
In order to eliminate this fear, in the conventional brushless motor, an expensive integrated circuit having a high specification temperature is used for the control circuit, which is disadvantageous in terms of cost.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a brushless motor capable of reducing the cost of the control circuit as compared with the conventional product.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problem, in the invention of claim 1, in the brushless motor in which the control circuit for controlling the rotation of the motor shaft using an integrated circuit is housed in the circuit protection case, the circuit protection case In addition, a first vent and a second vent that communicate the inside and outside of the circuit protection case are provided, and the first vent is provided in the circuit protection case that rises with respect to the integrated circuit due to heat generated during operation of the integrated circuit. Arranged above the rising direction of air, the second vent is arranged at a position facing the integrated circuit below the integrated circuit in the ascending direction , and the circuit protective case flows into the circuit protective case from the second vent A ventilation duct that guides outside air to the integrated circuit is provided, and air that has flowed into the circuit protection case from the second ventilation port is discharged from the first ventilation port to the outside of the circuit protection case using heat generated by the integrated circuit. It is characterized by generating a natural convection that.
[0007]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, when the integrated circuit is activated, the air in the circuit protection case that has risen due to the heat generated by the integrated circuit is supplied from the first ventilation port disposed above the integrated circuit in the rising direction. The air flows out of the protective case, and the air outside the protective circuit case flows into the protective circuit case from the second vent that faces the integrated circuit below the integrated circuit in the ascending direction, and around the integrated circuit in the protective circuit case. Natural convection occurs, and the natural convection reduces the ambient temperature around the integrated circuit.
[0009]
Further, the air outside the circuit protection case flowing into the circuit protection case from the second vent is led to the integrated circuit by the ventilation duct, and the ambient temperature around the integrated circuit is reliably lowered.
[0010]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the air in the circuit protection case, which has risen due to the heat generated by the integrated circuit during the operation of the integrated circuit, flows out of the circuit protection case from the first ventilation port, and the air outside the circuit protection case flows to the second ventilation port. Flows into the circuit protection case, and natural convection occurs around the integrated circuit in the circuit protection case. This natural convection lowers the ambient temperature around the integrated circuit, so the specification temperature is lower than the conventional product. An inexpensive integrated circuit can be used for the control circuit, and the cost of the control circuit can be reduced.
[0011]
In addition, the air outside the circuit protection case that flows into the circuit protection case from the second vent is led to the integrated circuit by the ventilation duct, and the ambient temperature around the integrated circuit is reliably lowered, so that the cost of the control circuit is further reduced. It can be surely reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cutaway sectional view showing an example of an embodiment in which both the inventions according to claims 1 and 2 are implemented. The brassless motor 1 is used as a blower fan motor of a vehicle air conditioner, and as shown in FIG. 1, a housing 4 that rotatably supports a motor shaft 3 via a bearing portion 2. Further, a stator 6 having a coil 5 is provided, and a ferrite magnet 7 disposed in the vicinity of the stator 6 is fixed to the motor shaft 3 via a yoke 8.
[0013]
A sirocco fan 10 for blowing air is attached to the front end of the motor shaft 3, and a sensor magnet 11 indicating the rotational position of the ferrite magnet 7 is attached to the rear end of the motor shaft 3. A circuit protective case made of synthetic resin with a ring-shaped vibration-proof rubber 13 compressed by a ring-shaped mounting bracket 12 interposed in a flange portion 4a provided on the rear end side of the motor shaft 3 of the housing 4 20 is attached.
[0014]
The circuit protection case 20 includes an upper case 21 positioned on the front end side of the motor shaft 3 and a lower case 22 positioned on the rear end side of the motor shaft 3. The circuit protection case 20 includes the sensor magnet 11 and a stator. A drive circuit for rotating the motor shaft 3 by switching the direction of the drive current flowing through the coil 5 and a control circuit for controlling the rotation of the motor shaft 3 by controlling the drive circuit are housed.
[0015]
The drive circuit and the control circuit are formed by mounting electrical circuit components on an electrical circuit board 30 having a predetermined wiring pattern. The drive circuit determines the current direction of the drive current flowing through the coil 5 of the stator 6. The control circuit includes a plurality of magnetic sensors (not shown) that detect the rotational position of the ferrite magnet 7 in cooperation with the sensor magnet 11 and a microcomputer. The electric circuit components such as the integrated circuit 33 are provided. In the brushless motor 1, a MOS field effect transistor is used as the switching element 31.
[0016]
By the way, the brushless motor 1 is disposed in the vehicle interior so that the vertical direction of the vehicle and the axial direction of the motor shaft 3 coincide with each other. Therefore, when the brushless motor 1 is driven, the switching element 31 and the electrolytic capacitor 32 of the drive circuit The rising direction Y of the air in the circuit protection case 20 rising due to heat generation of the integrated circuit 33 or the like of the control circuit coincides with the axial direction of the motor shaft 3.
[0017]
The electric circuit board 30 is fixed to a boss portion 23 suspended from the top wall 21 a of the upper case 21 with screws, and is arranged orthogonal to the upward direction Y in the circuit protection case 20.
[0018]
The switching element 31 is screwed and fixed to an aluminum heat sink 34, and is mounted on one end of the upper surface 30a on the upper side Y in the upward direction Y of the electric circuit board 30. It is exposed to the outside of the circuit protection case 20 and attached to the top wall 21 a of the upper case 21.
[0019]
The electrolytic capacitor 32 is mounted near the switching element 31 on the upper surface 30a of the electric circuit board 30. Therefore, the drive circuit including electric circuit components such as the switching element 31 and the electrolytic capacitor 32 is connected to the electric circuit board 30. It is formed on one end side of the upper surface 30a.
[0020]
The integrated circuit 33 is mounted on the other end of the lower surface 30b on the lower side in the upward direction Y of the electric circuit board 30. In the circuit protection case 20, the integrated circuit 33 is below the upward direction Y from the drive circuit and the drive circuit. It is arrange | positioned in the position away from.
[0021]
In the lower case 22, the side wall 22 a near the integrated circuit 33 is provided with a first vent 24 that communicates the inside and outside of the circuit protection case 20 at a position located above the integrated circuit 33 in the upward direction Y. The bottom wall 22b located below the rising direction Y from 33 is provided with a second vent 25 for communicating the inside and outside of the circuit protection case 20 at a portion facing the integrated circuit 33 directly below the rising direction Y of the integrated circuit 33. Yes.
[0022]
On the inner wall surface of the bottom wall 22 b of the lower case 22, a ventilation duct 26 is provided so as to surround the second ventilation hole 25 over the entire circumference and extend from the second ventilation hole 25 to the vicinity of the integrated circuit 33.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral 35 denotes a metal terminal pin having one end electrically connected to the coil 5 of the stator 6 and the other end penetrating the electric circuit board 30. Reference numeral 36 denotes one end of the drive circuit. A metal joint terminal that is connected and has the other end penetrating the electric circuit board 30 is shown. Reference numeral 37 denotes a metal bus bar that electrically connects the terminal pin 35 and the joint terminal 36.
[0024]
In the above-described brassless motor 1, when the brassless motor 1 is driven in a state where the blower unit of the vehicle air conditioner is assembled in the vehicle interior, the inside of the circuit protection case 20 raised by the heat generated by the integrated circuit 33 due to the operation of the integrated circuit 33. Flows out of the circuit protection case 20 from the first vent 24 of the lower case 22 disposed above the integrated circuit 33 in the upward direction Y, and the air outside the circuit protection case 20 is integrated in the lower case 22. The air flows into the circuit protection case 20 from the second vent 25 provided at a portion facing the integrated circuit 33 just below the rising direction Y of the circuit 33, and natural convection is generated around the integrated circuit 33 in the circuit protection case 20.
[0025]
In addition, in the brassless motor 1, the ventilation duct 26 extending from the second ventilation port 25 to the vicinity of the integrated circuit 33 is provided in the circuit protection case 20, so that the circuit flowing into the circuit protection case 20 from the second ventilation port 25. The air outside the protective case 20 is guided to the vicinity of the integrated circuit 33 by the ventilation duct 26, and the natural convection is surely generated around the integrated circuit 33.
[0026]
For this reason, in the brassless motor 1, the ambient temperature around the integrated circuit 33 in the circuit protection case 20 can be surely lowered by this natural convection. Therefore, the inexpensive integrated circuit 33 having a low specification temperature is used as a control circuit. The cost of the control circuit can be reduced.
[0027]
In the brassless motor 1, the integrated circuit 33 is disposed in the circuit protection case 20 at a position below the drive circuit Y including the switching element 31, the electrolytic capacitor 32, and the like in the upward direction Y and away from the drive circuit. Therefore, the air in the circuit protection case 20 heated by the heat generated by the switching element 31 and the electrolytic capacitor 32 of the drive circuit when the brassless motor 1 is driven rises upward in the upward direction Y and rises from the integrated circuit 33. It stays in the circuit protection case 20 above the direction Y and is cooled by the heat sink 34, the housing 4 and the like.
[0028]
For this reason, in the brassless motor 1, the integrated circuit 33 is hardly affected by the heat generated by the driving circuit when the brassless motor 1 is driven. In this respect, the integrated circuit 33 having a low specification temperature and a low price is used for the control circuit. And the cost of the control circuit can be reduced.
[0029]
By the way, the brassless motor 1 demonstrated above is used as a blower fan motor of the blower unit of a vehicle air conditioner. However, it goes without saying that the brassless motor according to the present invention is not limited to a brassless motor for a vehicle air conditioner.
[0030]
In the brassless motor 1, a microcomputer is used as the integrated circuit 33. However, the integrated circuit 33 is not limited to a microcomputer, and may of course be a general-purpose IC for logic circuits, a custom IC, a hybrid IC, or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cutaway sectional view showing an example of an embodiment in which both the inventions according to claims 1 and 2 are implemented.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brushless motor 3 Motor shaft 20 Circuit protection case 24 1st ventilation hole 25 2nd ventilation hole 26 Ventilation duct 33 Integrated circuit Y Ascending direction

Claims

In the brushless motor in which the control circuit for controlling the rotation of the motor shaft (3) using the integrated circuit (33) is housed in the circuit protection case (20),
The circuit protection case (20) is provided with a first ventilation port (24) and a second ventilation port (25) that allow the inside and outside of the circuit protection case (20) to communicate with each other. With respect to (33), the second air vent (25) is disposed above the air rising direction (Y) in the circuit protection case (20) that rises due to heat generated during operation of the integrated circuit (33). Arranged at a position facing the integrated circuit (33) below the circuit (33) in the upward direction (Y) ,
Provided in the circuit protection case (20) is a ventilation duct (26) for guiding the air outside the circuit protection case (20) flowing in from the second ventilation port (25) to the integrated circuit (33),
Using the heat generated by the integrated circuit (33), the air flowing into the circuit protection case (20) from the second vent (25) is caused to flow out of the circuit protection case (20) from the first vent (24). A brushless motor characterized by generating natural convection .