(57)【要約】      （修正有）【課題】電動作業機において、モータへの通電経路上の半導体素子からヒートシンクへの熱伝導性を改善して、半導体素子を効率よく放熱する。【解決手段】電動作業機は、モータと、モータへの通電経路に設けられ、通電経路を導通又は遮断する半導体素子８６と、半導体素子８６が実装されると共に、半導体素子をオン・オフさせてモータへの通電を制御する制御回路が組み付けられた回路基板８０と、半導体素子８６からの熱を放熱するためのヒートシンク９０と、を備え、半導体素子８６は、金属ベース基板８８Ａ，８８Ｂを介してヒートシンク９０に装着されている。【選択図】図４
2020082299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータへの通電経路に設けられ、該通電経路を導通又は遮断する半導体素子と、
前記半導体素子が実装されると共に、前記半導体素子をオン・オフさせて前記モータへの通電を制御する制御回路が組み付けられた回路基板と、
前記半導体素子からの熱を放熱するためのヒートシンクと、
を備え、前記半導体素子は、金属ベース基板を介して前記ヒートシンクに装着されている、電動作業機。
【請求項２】
前記金属ベース基板には、温度検出素子が設けられ、該温度検出素子は前記回路基板に組み付けられた前記制御回路に接続されている、請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記金属ベース基板には、前記温度検出素子を前記回路基板に接続するための配線パターンが設けられている、請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記金属ベース基板には、前記半導体素子が複数設けられており、前記温度検出素子は、該複数の半導体素子の間に配置されている、請求項２又は請求項３に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記金属ベース基板において、前記半導体素子は絶縁材にて被覆されている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記ヒートシンクには、放熱用のスペースが設けられており、
前記半導体素子は、前記ヒートシンクにおいて、前記スペースを挟んだ両側にそれぞれ設けられている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータへの通電経路を導通又は遮断する半導体素子を備えた電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動作業機においては、モータへの通電経路を導通又は遮断する半導体素子が、制御回路が組み付けられた回路基板に実装され、制御回路が半導体素子をオン・オフさせることにより、モータへの通電が制御される。
【０００３】
また、半導体素子は、モータ駆動用の電流を流すことから、発熱し易い。このため、半導体素子は、放熱用のヒートシンクに装着されており、ヒートシンクを介して効率よく放熱できるようにされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／０９８５６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ヒートシンクは、一般に、アルミニウム等の導電性金属にて構成されることから、半導体素子を装着する際には、ヒートシンクと半導体素子との間に絶縁シートを挟み、半導体素子とヒートシンクとの間を絶縁するようにされている。
【０００６】
しかしながら、絶縁シートは、導電性の低い物質にて構成されているので、一般的に熱伝導性が悪く、半導体素子の熱を効率よくヒートシンクに伝達することができないという問題がある。
【０００７】
本開示の一局面は、電動作業機において、モータへの通電経路を導通又は遮断する半導体素子からヒートシンクへの熱伝導性を改善して、半導体素子をより効率よく放熱できるようにすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面の電動作業機は、モータと、モータへの通電経路に設けられ、通電経路を導通又は遮断する半導体素子と、半導体素子が実装されると共に、半導体素子をオン・オフさせてモータへの通電を制御する制御回路が組み付けられた回路基板と、を備える。
【０００９】
そして、半導体素子は、金属ベース基板を介して、半導体素子からの熱を放熱するためのヒートシンクに装着される。
このため、本開示の電動作業機によれば、絶縁シートに比べて熱伝導率が高い金属ベース基板を介して、半導体素子の熱をヒートシンクに効率よく伝達できるようになり、ヒートシンクによる半導体素子の放熱特性を改善することができる。よって、半導体素子の温度上昇を抑制して、半導体素子が熱によって損傷するのを抑制できる。
【００１０】
ここで、金属ベース基板には、温度検出素子が設けられていてもよい。この場合、温度検出素子を、回路基板に組み付けられた制御回路に接続することで、制御回路側で、金属ベース基板に設けられた半導体素子の温度を監視できるようになり、半導体素子が過熱状態になったときに、半導体素子をオフさせることが可能となる。従って、この場合には、半導体素子が熱によって損傷するのをより良好に抑制することが可能となる。
【００１１】
また、この場合、金属ベース基板には、温度検出素子を回路基板に接続するための配線パターンが設けられていてもよい。このようにすれば、温度検出素子を、金属ベース基板の配線パターンに接続し、その配線パターンを介して、回路基板に接続できるようになり、温度検出素子の回路基板への接続を容易に行うことができるようになる。
【００１２】
なお、この場合、配線パターンと回路基板との接続は、接続用のリード線を介して行うようにしてもよく、或いは、金属ベース基板に設けた端子を介して行うようにしてもよい。
【００１３】
また次に、金属ベース基板に、複数の半導体素子が設けられている場合には、温度検出素子を、各半導体素子の近傍に設けるようにしてもよいが、金属ベース基板は、熱伝導率が高いため、金属ベース基板に対し温度検出素子を一つ設けるようにしてもよい。
【００１４】
そして、この場合、温度検出素子を、複数の半導体素子の間に配置するようにすれば、各半導体素子の温度をより安定して検出することができるようになる。
一方、金属ベース基板において、半導体素子は、絶縁材にて被覆されていてもよい。このようにすれば、半導体素子を水や鉄粉や粉塵等から保護し、回路基板に接続される半導体素子の端子が短絡するのを抑制できる。
【００１５】
また、この場合、金属ベース基板に温度検出素子が設けられているときには、温度検出素子についても、絶縁材にて被覆するようにするとよい。このようにすれば、温度検出素子が外気の影響を受けることなく、金属ベース基板、延いては半導体素子、の温度を検出できるようになる。
【００１６】
また、ヒートシンクに、放熱用のスペースが設けられている場合、半導体素子は、ヒートシンクにおいて、スペースを挟んだ両側にそれぞれ設けるようにしてもよい。このようにすれば、ヒートシンクの両側に設けられた半導体素子からの熱を、ヒートシンクのスペースを通る外気によって、より効率よく放熱できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の電動作業機全体の構成を表す斜視図である。
【図２】電動作業機の本体部を横方向から見た側面図である。
【図３】電動作業機のモータ駆動系全体の回路構成を表すブロック図である。
【図４】モータ駆動系の回路基板とヒートシンク、及びその周辺の電子部品を表す斜視図である。
【図５】図４のヒートシンクを表す説明図であり、図５Ａは、ヒートシンクを図４に示す矢印Ａ方向から見た正面図、図５Ｂは、ヒートシンクを図４に示す矢印Ｂ方向から見た裏面図、図５Ｃは、ヒートシンクを図４に示す矢印Ｃ方向から見た状態を表す側面図である。
【図６】図４に示した回路基板及び電子部品を絶縁材にて被覆した状態を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態では、電動作業機として、手押し式の電動芝刈機を例示する。
図１に示すように、電動芝刈機１０は、芝刈機本体１２及びハンドル１３を備えている。芝刈機本体１２は、左右一対の前輪１４及び左右一対の後輪１６を備えている。芝刈機本体１２の後側には、刈取った芝等を溜めておくための刈取りボックス１８が着脱可能に設けられている。
【００１９】
ハンドル１３は、芝刈機本体１２の後方上部に、刈取りボックス１８の上方において斜めに延びるように設けられている。ハンドル１３は、Ｕ字枠状に形成されており、その左右両端部が、それぞれ、固定ねじ２０を介して、芝刈機本体１２に締着されている。このため、ハンドル１３は、左右の固定ねじ２０を緩めて芝刈機本体１２上に回動させることにより、芝刈機本体１２上に重ねるようにして収納することができる。
【００２０】
また、ハンドル１３の中央部、すなわち後辺部は、使用者が把持するための把持部１５となっている。そして、使用者は、電動芝刈機１０の後側で、ハンドル１３の把持部１５を把持し、芝刈機本体１２を前方へ押動させることにより、芝刈作業を行うことができる。
【００２１】
次に、ハンドル１３の後部には、スイッチレバー２２が設けられている。スイッチレバー２２は、Ｕ字枠状に形成されており、その左右両端部が、ハンドル１３の両側部に、上下方向に所定範囲内で傾動可能に支持されている。
【００２２】
ハンドル１３の右側部で、スイッチレバー２２の右端部の支持部分には、スイッチ装置２４が設けられている。使用者は、ハンドル１３の把持部１５を把持した手の指先で、スイッチレバー２２を上下に傾動させることにより、スイッチ装置２４内の操作スイッチ２５（図３参照）をオンオフ操作することができる。
【００２３】
本実施形態では、スイッチレバー２２を下方へ傾動させると操作スイッチ２５がオンされ、上方へ傾動させると操作スイッチ２５がオフされる。そして、スイッチレバー２２は、スプリング（図示省略）によって常にオフ側に付勢されている。
【００２４】
操作スイッチ２５がオンされると、その信号が配線２６を経て芝刈機本体１２のコントローラ５０（図３参照）に入力され、コントローラ５０によりモータ４０（図３参照）が駆動される。
【００２５】
次に、図２に示すように、芝刈機本体１２は、デッキ２８とカウリング３０とを備えている。デッキ２８は、図に点線で示す刈込み刃３７の上方及び周囲を取り囲むもので、いわゆるカッターハウジングである。そして、デッキ２８の前後左右の四隅部に、前輪１４及び後輪１６が配置されている。また、カウリング３０は、デッキ２８に対してその上方を覆うように取り付けられている。
【００２６】
図に点線で示すように、デッキ２８の中央上部には、モータ４０が取り付けられている。モータ４０は、出力軸４０Ａを路面に向けた下向きの姿勢で配置されている。
なお、モータ４０は、デッキ２８とカウリング３０との間の空間部であるモータ収納室に配置されており、モータ収納室は、外気を導入可能にかつモータ４０を冷却した空気を導出可能に形成されている。但し、モータ４０は、密閉されたモータハウジング内に収納されていてもよい。
【００２７】
そして、モータ４０の出力軸４０Ａには、刈込み刃３７が路面に対し平行となるように取り付けられている。刈込み刃３７は、出力軸４０Ａと共に水平回転することにより芝等を刈取る。
【００２８】
刈込み刃３７の路面からの高さは、芝の刈込み高さとなる。この刈込み高さは、芝刈機本体１２の左側部に設けられた刈込み高さ調整機構３９によって調整可能である。
刈込み高さ調整機構３９は、使用者が前後方向に操作する刈込み高さ調整レバー３８を備え、刈込み高さ調整レバー３８の操作により、リンク機構（図示省略）を介して前輪１４及び後輪１６が上下方向に変位させられる。これにより、デッキ２８の高さ、すなわち刈込み高さが調整される。なお、刈込み高さ調整機構３９については、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。
【００２９】
次に、カウリング３０の上面の中央部には、２つのバッテリ４２Ａ、４２Ｂを、それぞれ、着脱自在に装着可能なバッテリ装着部３２が形成されている。そして、カウリング３０には、バッテリ装着部３２の上面開口部を覆うバッテリカバー３４が設けられている。このため、バッテリ装着部３２に装着されたバッテリ４２Ａ、４２Ｂは、バッテリカバー３４内に収納されて、外部から保護されることになる。
【００３０】
なお、バッテリカバー３４は、カウリング３０にヒンジを介して取り付けられており、バッテリ装着部３２を開閉することができる。このため、バッテリ４２Ａ、４２Ｂは、バッテリカバー３４を開くことで、バッテリ装着部３２に対し容易に着脱することができる。
【００３１】
図３に示すように、バッテリ装着部３２に装着されたバッテリ４２Ａ、４２Ｂの正極側は、それぞれ、電力供給経路としての電源ライン４４Ａ、４４Ｂを介して、コントローラ５０に接続されている。また、バッテリ４２Ａ、４２Ｂの負極側は、コントローラ５０のグラウンドと同電位となるよう、接続されている。
【００３２】
コントローラ５０には、電源ライン４４Ａ、４４Ｂを介して各バッテリ４２Ａ、４２Ｂから供給される電力にてモータ４０を駆動する駆動回路５２、及び、駆動回路５２からモータ４０に供給されるモータ電流を制御する制御回路５４が設けられている。
【００３３】
モータ４０は、三相ブラシレスモータにて構成されており、駆動回路５２は、三相ブラシレスモータの各相巻線に流れる電流を制御可能なインバータ回路を備える。
インバータ回路は、コントローラ５０内の正の電源ライン５６とモータ４０の３つの端子との間にそれぞれ設けられる３つのハイサイドスイッチと、モータ４０の３つの端子とグラウンドとの間に設けられる３つのローサイドスイッチとを備えた周知のものである。
【００３４】
なお、ハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチは、それぞれ、パワーＭＯＳＦＥＴにて構成されたスイッチング素子であり、本実施形態では、後述のヒートシンクに取り付けて放熱し易くするため、基板実装用のリードを備えたリード部品が利用されている。
【００３５】
そして、制御回路５４は、操作スイッチ２５がオン状態であるとき、駆動回路５２内のインバータ回路を介して、モータ４０に流れる電流を制御し、モータ４０を所望回転速度で回転させる。
【００３６】
また、コントローラ５０には、電源ライン４４Ａ、４４Ｂを介して供給されるバッテリ電圧を検出する検出回路５８Ａ、５８Ｂを始め、駆動回路５２からモータ４０に供給される電流や、駆動回路５２の温度等、各種状態を検出する検出回路が設けられている。
【００３７】
そして、制御回路５４は、これら各検出回路からの検出信号に基づき、モータ４０の駆動状態やコントローラ５０の状態を監視し、過電流や過熱等の異常を検出すると、駆動回路５２によるモータ４０の駆動を停止させる。
【００３８】
また、コントローラ５０内には、バッテリ４２Ａ、４２Ｂからの電源ライン４４Ａ、４４Ｂと、コントローラ５０内の電源ライン５６と、をそれぞれ接続する電源ライン５５Ａ、５５Ｂが設けられている。つまり、駆動回路５２に接続された電源ライン５６には、バッテリ４２Ａ、４２Ｂが、電源ライン４４Ａ及び５５Ａ、４４Ｂ及び５５Ｂを介して並列接続される。
【００３９】
このため、駆動回路５２には、バッテリ装着部３２に装着されたバッテリ４２Ａ、４２Ｂから直接電力供給されることになり、バッテリ装着部３２にバッテリ４２Ａ又は４２Ｂが一つだけ装着されている場合にでも、モータ４０を駆動できるようになる。
【００４０】
次に、電源ライン５５Ａ、５５Ｂには、それぞれ、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂが設けられている。これは、バッテリ装着部３２にバッテリ４２Ａ、４２Ｂが装着されていないときや、装着されていてもバッテリ４２Ａ、４２Ｂから放電許可信号が出力されていないときに、対応する電源ライン５５Ａ、５５Ｂを遮断できるようにするためのものである。
【００４１】
なお、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂは、それぞれ、パワーＭＯＳＦＥＴからなる２つのスイッチング素子を直列接続することにより構成されている。そして、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂを構成するパワーＭＯＳＦＥＴには、駆動回路５２内のスイッチング素子と同様、後述のヒートシンクに取り付けて放熱し易くするため、基板実装用のリードを備えたリード部品が利用されている。
【００４２】
一方、バッテリ４２Ａ、４２Ｂには、バッテリ４２Ａ、４２Ｂが放電可能か否かを監視して、放電可能なときに放電許可信号を出力する監視回路（図示省略）が設けられており、制御回路５４は、この放電許可信号も入力される。
【００４３】
そして、制御回路５４は、バッテリ４２Ａから放電許可信号が出力されていて、電子スイッチ５７Ｂがオフ状態であるとき、電子スイッチ５７Ａをオンする。また、制御回路５４は、バッテリ４２Ｂから放電許可信号が出力されていて、電子スイッチ５７Ａがオフ状態であるとき、電子スイッチ５７Ｂをオンする。
【００４４】
つまり、制御回路５４は、バッテリ装着部３２にバッテリ４２Ａ、４２Ｂが装着されていて、その両方が放電可能である場合には、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂの一方を選択的にオンするように構成されている。
【００４５】
この結果、バッテリ装着部３２に放電可能なバッテリ４２Ａ、４２Ｂが装着されていれば、電源ライン５５Ａ又は５５Ｂを導通させて、駆動回路５２に電力供給することができるようになる。
【００４６】
また、コントローラ５０には、電源ライン４４Ａ、４４Ｂから分岐した電源ライン４５Ａ、４５Ｂ、及び、逆流防止用のダイオードＤＡ、ＤＢを介して、バッテリ４２Ａ、４２Ｂから電力供給を受け、電源電圧を生成する電源回路（ＲＥＧ）５９が設けられている。そして、制御回路５４は、この電源回路（ＲＥＧ）５９にて生成された電源電圧を受けて動作する。
【００４７】
このように構成された本実施形態の電動芝刈機１０においては、バッテリ装着部３２にバッテリ４２Ａ及び４２Ｂの少なくとも一方が装着されていれば、制御回路５４が動作可能となり、この状態で操作スイッチ２５がオンされると、モータ４０が駆動される。
【００４８】
従って、バッテリ装着部３２にバッテリ４２Ａ及び４２Ｂの少なくとも一方が装着されているとき、使用者の意図に反して操作スイッチ２５がオン状態になった場合でも、モータ４０に電流が流れて、刈込み刃３７が回転することになる。
【００４９】
そこで、本実施形態の電動芝刈機１０においては、バッテリ装着部３２に装着されたバッテリ４２Ａ、４２Ｂからコントローラ５０に至る電源ライン４４Ａ、４４Ｂが途中で分断されている。そして、その分断箇所に、キー７０（図１、図２参照）を挿入することで、電源ライン４４Ａ、４４Ｂの分断点を導通できるようにされている。
【００５０】
なお、この分断箇所は、電源ライン４４Ａ、４４Ｂにおいて、電源ライン４５Ａ、４５Ｂへの分岐点よりもコントローラ５０側である。従って、コントローラ５０内の電源回路（ＲＥＧ）５９には、バッテリ装着部３２に装着されたバッテリ４２Ａ、４２Ｂから、電源ライン４５Ａ、４５Ｂを介して、直接電力供給がなされる。
【００５１】
図１、図２に示すように、本実施形態の電動芝刈機１０において、キー７０の装着箇所は、カウリング３０の上面でバッテリカバー３４に覆われる、バッテリ装着部３２の右側後端部となっている。このため、キー７０は、バッテリカバー３４を開くことで、電動芝刈機１０に対し着脱できるようになる。
【００５２】
また、図３に示すように、電源ライン４４Ａ、４４Ｂの分断箇所には、キー７０を装着するための端子部６０が設けられている。この端子部６０は、キー７０の装着箇所、つまり、バッテリ装着部３２の右後端部、に固定される。そして、端子部６０内には、電源ライン４４Ａ、４４Ｂの分断点両端にそれぞれ接続された接点４６Ａ、４６Ｂが収納されている。
【００５３】
一方、キー７０には、端子部６０に装着されることで、電源ライン４４Ａ、４４Ｂの分断点両端の接点同士４６Ａ−４６Ａ、４６Ｂ−４６Ｂを接続して、各電源ライン４４Ａ、４４Ｂの分断箇所を導通させる、接続片７６Ａ、７６Ｂが設けられている。
【００５４】
従って、電動芝刈機１０を使用しないときには、使用者は、キー７０を端子部６０から外しておくことで、バッテリ４２Ａ、４２Ｂからコントローラ５０内の駆動回路５２、延いてはモータ４０、への電力供給経路を物理的に遮断することができる。従って、この状態では、モータ４０に電流が流れて回転するのを防止できる。
【００５５】
次に、コントローラ５０の構成について図４〜図６を用いて説明する。
図４に示すように、コントローラ５０は、回路基板８０に、駆動回路５２、制御回路５４、検出回路５８Ａ、５８Ｂ、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂ、電源回路５９、等を構成する各種電子部品８２、及び、各種端子８４を実装することにより構成されている。
【００５６】
回路基板８０は、回路構成用の配線パターンが形成されたプリント基板である。そして、回路基板８０に実装される各種電子部品８２のうち、モータ４０への供給電流が流れて発熱し易い半導体素子８６は、ねじ８７を介して、ヒートシンク９０に取り付けられている。
【００５７】
なお、ヒートシンク９０に取り付けられる半導体素子８６は、インバータ回路を構成する６つのスイッチング素子、電子スイッチ５７Ａ、５７Ｂを構成する４つのスイッチング素子、及び、サージ電圧吸収用の１つのスイッチング素子である。つまり、ヒートシンク９０には、半導体素子８６として、リード付きのパワーＭＯＳＦＥＴが１１個、取り付けられている。
【００５８】
この１１個の半導体素子８６には、ねじ８７が挿通されるねじ孔の周りが絶縁性の樹脂でモールドされたものが使用されている。このため、本実施形態では、ねじ８７と半導体素子８６との絶縁を考慮する必要がないので、ねじ８７には金属ねじが使用される。
【００５９】
但し、半導体素子８６の種類によっては、ねじ止め部分が半導体素子８６の裏面の端子部分と同じ金属であることがある。従って、この場合には、半導体素子８６がヒートシンク９０に電気的に接続されることのないよう、ねじ８７に、非導電性の樹脂ねじ、若しくは、樹脂ブッシュにて絶縁された金属ねじが利用される。
【００６０】
図５に示すように、これら各半導体素子８６は、ヒートシンク９０を回路基板８０に固定することで、リードが回路基板８０に穿設された孔に挿入されて、孔の周囲に設けられたランドに半田付けされることで、回路基板８０に実装される。
【００６１】
ヒートシンク９０は、例えば、アルミニウム（以下、アルミ）製であり、半導体素子８６を回路基板８０の基板面に沿って配列できるように、長尺形状になっている。そして、半導体素子８６は、ヒートシンク９０の長手方向の片面（以下、表面）に６個、他方の面（以下、裏面）に５個、というように分散して取り付けられている。
【００６２】
また、ヒートシンク９０において、半導体素子８６が取り付けられる表面と裏面との間には、外気導入用のスペース９１が形成されており、回路基板８０への取付け面とは反対側が開放されている。つまり、ヒートシンク９０は、図５Ｃに示すように、半導体素子８６の取付け面とは異なる横方向から見たとき、Ｕ字形状になっており、そのＵ字の内側に外気が入ることで、放熱し易くなっている。
【００６３】
次に、ヒートシンク９０において、半導体素子８６が取り付けられる表面と裏面には、それぞれ、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂが設けられており、半導体素子８６は、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの絶縁層若しくは絶縁被膜の上に固定されている。
【００６４】
そして、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂとヒートシンク９０との間、及び、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂと半導体素子８６との間には、熱を効率よく伝達するために、シリコングリスが塗布されている。
【００６５】
なお、金属ベース基板は、アルミや銅等からなる金属板の板面に絶縁層が積層され、その上に配線パターンを形成するための銅等の導電層が積層された周知のものである。そして、本実施形態では、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂとして、基材がヒートシンク９０と同じアルミ基板が使用されている。
【００６６】
このように、本実施形態では、パワーＭＯＳＦＥＴである半導体素子８６が、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂを介して、ヒートシンク９０に取り付けられる。
このため、半導体素子８６とヒートシンク９０との間に絶縁シートを設けた場合に比べて、半導体素子８６の熱をヒートシンク９０に効率よく伝達できるようになり、ヒートシンク９０による半導体素子８６の放熱効果を高めることができる。
【００６７】
また、ヒートシンク９０には、放熱用のスペース９１が設けられていることから、ヒートシンク９０の放熱面積を広げて、ヒートシンク９０の表面及び裏面に設けられた半導体素子８６からの熱をより効率よく放熱できる。
【００６８】
また、例えば、送風ファンを利用してヒートシンク９０のスペース９１に冷却風を流すようにすれば、より良好に放熱できる。
従って、本実施形態によれば、ヒートシンク９０に取り付けられた、所謂パワートランジスタである半導体素子８６が過熱状態になるのを抑制し、半導体素子８６が熱によって損傷するのを抑制できる。
【００６９】
次に、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂは、半導体素子８６が設けられる基板面に配線パターンを形成することができることから、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂには、半導体素子８６の温度を検出するための温度センサ９２Ａ、９２Ｂが設けられている。
【００７０】
温度センサ９２Ａ、９２Ｂは配線パターンに直接半田付け可能なチップ部品にて構成されており、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの長手方向中央で、２つの半導体素子８６の間に設けられている。
【００７１】
このため、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂには、温度センサ９２Ａ、９２Ｂに接続されて、温度センサ９２Ａ、９２Ｂから検出信号を取り出すための配線パターン９３Ａ、９３Ｂが形成されている。
【００７２】
この配線パターン９３Ａ、９３Ｂは、温度センサ９２Ａ、９２Ｂが設けられる金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの中央から、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの長手方向一端側（図では左端側）へと設けられている。
【００７３】
そして、配線パターン９３Ａ、９３Ｂの温度センサ９２Ａ、９２Ｂとは反対側の端部には、配線パターン９３Ａ、９３Ｂを回路基板８０上の配線パターンに接続するための端子（ピン）を備えたピンヘッダ９４Ａ、９４Ｂが設けられている。
【００７４】
この結果、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂに実装された温度センサ９２Ａ、９２Ｂは、回路基板８０上の配線パターンに接続され、この配線パターンを介して、回路基板８０上の制御回路５４に接続される。
【００７５】
従って、制御回路５４は、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂに設けられた半導体素子８６の温度を監視し、半導体素子８６の温度が所定の上限温度に達すると、モータ４０への通電経路を遮断することにより、半導体素子８６が損傷するのを抑制できる。
【００７６】
なお、温度センサ９２Ａ、９２Ｂは、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの長手方向中央で２つの半導体素子８６の間に一つだけ設けられるが、これは、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂは、アルミ基板であり、熱伝導性が極めて良いためである。
【００７７】
つまり、本実施形態では、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂの中央に温度センサ９２Ａ、９２Ｂを一つ設けることで、複数の半導体素子８６の少なくとも一つが過熱状態になったことを検出できるようにしている。
【００７８】
従って、複数の半導体素子８６の温度を、個々に正確に検出する必要がある場合には、各半導体素子８６の近傍にそれぞれ温度センサを設けるようにしてもよい。
次に、上記のようにヒートシンク９０が装着された回路基板８０は、図４に示すように、回路基板８０を収納可能な開口を有する、扁平な樹脂製のケース１００に収納される。なお、回路基板８０は、ヒートシンク９０がケース１００の開口側となるように収納される。
【００７９】
そして、ケース１００に回路基板８０を収納する際には、図６に示すように、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂにおける半導体素子８６の取付け面全体が、接着剤とモールド材とにより構成される絶縁材９６Ａ、９６Ｂにて被覆される。
【００８０】
また、回路基板８０をケース１００に収納した後は、例えば、ヒートシンク９０が装着された回路基板８０の上面側から樹脂を流し込むことで、回路基板８０周囲も絶縁材９８にて被覆される。
【００８１】
この結果、ヒートシンク９０に取り付けられた半導体素子８６及び温度センサ９２Ａ、９２Ｂを含む、コントローラ５０全体が絶縁材で覆われて、水や鉄粉や粉塵等から保護されることになる。
【００８２】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、ヒートシンク９０の表面及び裏面に、それぞれ、金属ベース基板８８Ａ、８８Ｂを挟んで、複数の半導体素子８６を設けるものとして説明した。
【００８３】
しかし、ヒートシンク９０が正の電源ライン５６と同電位となる場合には、インバータ回路のハイサイドスイッチとして利用される半導体素子等、ドレインが電源ライン５６に接続される半導体素子は、ヒートシンク９０に直接取り付けることができる。
【００８４】
これは、半導体素子８６を構成するリード付きのＦＥＴは、通常、ヒートシンク等への取付け面がドレインとなっているためである。
従って、この場合には、ドレインが電源ライン５６に接続される半導体素子については、ヒートシンク９０の片面に直列取り付け、残りの半導体素子を、ヒートシンク９０のもう一方の面に、金属ベース基板を挟んで取り付けるようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、ヒートシンク９０には、表面側と裏面側とを分離するようにスペース９１が設けられるものとして説明したが、必ずしもスペース９１を設ける必要はない。また、ヒートシンク９０の放熱性能を高めるために、スペース９１内若しくはヒートシンク９０の上面に、放熱用のフィンを設けるようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、半導体素子８６は、ヒートシンク９０の表面側と裏面側にそれぞれ設けられるものとして説明したが、半導体素子８６は、ヒートシンク９０の片面に１列に並べて配置するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、本開示の電動作業機として、電動芝刈機を例にとり説明した。しかし、本開示の電動作業機は、電動芝刈機に限定されるものではなく、例えば、電動工具等、モータへの通電経路に設けられた半導体素子がヒートシンクに取り付けられる電動作業機であれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。
【００８８】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
４０…モータ、５０…コントローラ、５２…駆動回路、５４…制御回路、５５Ａ，５５Ｂ，５６…電源ライン、５７Ａ，５７Ｂ…電子スイッチ、８０…回路基板、８６…半導体素子、８８Ａ，８８Ｂ…金属ベース基板、９０…ヒートシンク、９１…スペース、９２Ａ，９２Ｂ…温度センサ、９３Ａ，９３Ｂ…配線パターン、９４Ａ，９４Ｂ…ピンヘッダ、９６Ａ，９６Ｂ，９８…絶縁材、１００…ケース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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