(57)【要約】【課題】ＥＭＣを改善すると共に、設置箇所が接地電位の領域に限定されない。【解決手段】相互に組み合わされることで、絶縁体で被覆した導体で囲まれた空間を内部に備えた上ケース１３及び下ケース１５と、電磁妨害波を発生する素子を備えた回路が実装されると共に接地電位の領域及び当該接地電位の領域と電気的に接続された接地端子２３Ｂを有し、当該接地電位の領域に上ケース１３及び下ケース１５の導体が電気的に接続されて前述の空間に収納される基板と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部を除き絶縁体で被覆した導体で囲まれた空間を内部に備えたケースと、
電磁妨害波を発生する素子を備えた回路が実装されると共に接地電位の領域及び該接地電位の領域と電気的に接続された接地端子を有し、該接地電位の領域に前記ケースの一部の導体が電気的に接続されて前記ケースの空間に収納される基板と、
を含む回路基板ユニット。
【請求項２】
前記ケースは導体を絶縁体で被覆して各々形成された上ケースと下ケースとからなり、
前記上ケース及び前記下ケースは、前記基板を前記接地電位の領域において挟持する突起部を前記ケースの一部として各々有し、該突起部で前記基板が挟持されることにより前記上ケースの導体と前記下ケースの導体と前記接地電位の領域とが電気的に接続され、かつ前記基板が前記上ケースと前記下ケースとが組み合わされることで形成される空間に収納される請求項１記載の回路基板ユニット。
【請求項３】
前記基板は、前記上ケースの突起部及び前記下ケースの突起部が当接する部分に前記接地電位の領域を有し、
前記上ケースの突起部及び前記下ケースの突起部は、各々の頂部において前記導体が露出し、該露出した導体が前記接地電位の領域と電気的に接続される請求項２に記載の回路基板ユニット。
【請求項４】
導電性を有する固定具によって、前記上ケースの突起部と前記基板の前記接地電位の領域と前記下ケースの突起部とが貫通して圧迫固定されることにより、前記上ケースの導体と前記下ケースの導体と前記基板の前記接地電位の領域とが電気的に接続される請求項２記載の回路基板ユニット。
【請求項５】
前記接地端子は車両の接地電位の領域に接続される請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の回路基板ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動制御装置にはＦＥＴ（電解効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いたインバータ回路が実装されている。当該インバータ回路は、車載のバッテリから供給される大電流をスイッチングするので、動作時には電磁妨害波が発生しやすい。
【０００３】
特許文献１には回路基板の片側に電磁妨害波を遮蔽する保護金網を設けることによりＥＭＣ（電磁適合性）を改善したモータコントローラが開示されている。また、特許文献２には回路基板の接地電位の領域を当該回路基板の片側を覆う金属製のケースに電気的に接続させ、さらに当該ケースを車両の接地電位の箇所に固定することによりＥＭＣを改善した制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１５１０７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０８３９８号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されているモータコントローラ及び特許文献２に開示されている制御装置は、いずれも回路基板の片側に金属導体を設けており、金属導体を設けていない側からの電磁妨害波の遮蔽が不十分であるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示されているモータコントローラは、保護金網が接地されていないので、電磁妨害波を受けたことで保護金網に蓄積された電気エネルギーが保護金網の外に電磁波として再放射されてしまうという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている制御装置は金属製のケースに樹脂等の被覆がなく、設置箇所が車両において接地電位を示す領域に限定されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ＥＭＣを改善すると共に、設置箇所が接地電位の領域に限定されない回路基板ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の回路基板ユニットは、一部を除き絶縁体で被覆した導体で囲まれた空間を内部に備えたケースと、電磁妨害波を発生する素子を備えた回路が実装されると共に接地電位の領域及び該接地電位の領域と電気的に接続された接地端子を有し、該接地電位の領域に前記ケースの一部の導体が電気的に接続されて前記ケースの空間に収納される基板と、を含んでいる。
【００１０】
この回路基板ユニットは、絶縁体で被覆した導体で囲まれた空間を構成するケースの空間内に電磁妨害波を生じる素子を備えた回路が実装された基板を収納する。収納時には、導体を前記基板の接地電位の領域へ電気的に接続させる。これにより、基板上の素子から生ずる電磁妨害波をケースの導体で遮蔽できる。
【００１１】
また、この回路基板ユニットは、基板の接地電位の領域と電気的に接続され、前記基板の接地電位の領域を介してケースの導体を接地する接地端子を備えている。当該接地端子を介して、妨害電磁波の遮蔽によって導体内部に生じた電気エネルギーを外部に放出するので、導体内に蓄積された電気エネルギーによる電磁波の再放射を抑止でき、ＥＭＣを改善することができる。
【００１２】
また、この回路基板ユニットは、ケースの導体が絶縁材で被覆されているので、設置箇所が接地電位の領域に限定されない。
【００１３】
請求項２に記載の回路基板ユニットは、請求項１記載の回路基板ユニットにおいて、前記ケースは導体を絶縁体で被覆して各々形成された上ケースと下ケースとからなり、前記上ケース及び前記下ケースは、前記基板を前記接地電位の領域において挟持する突起部を前記ケースの一部として各々有し、該突起部で前記基板が挟持されることにより前記上ケースの導体と前記下ケースの導体と前記接地電位の領域とが電気的に接続され、かつ前記基板が前記上ケースと前記下ケースとが組み合わされることで形成される空間に収納される。
【００１４】
この基板ユニットによれば、導体からなるケースで基板を覆うことによりＥＭＣを改善できると共に、当該ケースを上下分割式としたことで、組み立てが容易となる。また、この基板ユニットによれば、上ケース及び下ケースは、基板を接地電位の領域において挟持する突起部を各々有するので、基板の接地電位の領域のみを接触させた状態で基板をケース内部の空間に保持することができる。
【００１５】
請求項３に記載の回路基板ユニットは、請求項２記載の回路基板ユニットにおいて、前記基板は、前記上ケースの突起部及び前記下ケースの突起部が当接する部分に前記接地電位の領域を有し、前記上ケースの突起部及び前記下ケースの突起部は、各々の頂部において前記導体が露出し、該露出した導体が前記接地電位の領域と電気的に接続される。
【００１６】
この基板ユニットによれば、上ケースの突起部及び下ケースの突起部の各々の頂部に導体を露出させ、当該露出した導体を基板の接地電位の領域に当接する。これにより、上ケース及び下ケースの導体が基板の接地電位の領域を介して接地端子と電気的に接続され、当該接地端子を介して、妨害電磁波の遮蔽によって上ケース及び下ケースの導体内部に生じた電気エネルギーを外部に放出できる。
【００１７】
請求項４に記載の回路基板ユニットは、請求項２記載の回路基板ユニットにおいて、導電性を有する固定具によって、前記上ケースの突起部と前記基板の前記接地電位の領域と前記下ケースの突起部とが貫通して圧迫固定されることにより、前記上ケースの導体と前記下ケースの導体と前記基板の前記接地電位の領域とが電気的に接続される。
【００１８】
この回路基板ユニットによれば、基板の接地電位の領域において基板と上ケースと下ケースとを一緒に圧迫固定可能であり、組み立てが容易となる。
【００１９】
請求項５の回路基板ユニットは、請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の回路基板ユニットにおいて、前記接地端子は車両の接地電位の領域に接続される。
【００２０】
この回路基板によれば、接地端子を車両の接地電位の領域に接続することにより、妨害電磁波の遮蔽によって上ケース及び下ケースの導体内部に生じた電気エネルギーを外部に放出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニットの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニットの構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットの上ケースと基板と下ケースとの固定の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニットは、一例として車載用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。
【００２３】
本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。
【００２４】
ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、基板２２に実装されたモータの駆動制御回路の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。
【００２５】
ロータ１２の内側にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。
【００２６】
ロータ１２にはシャフト１１が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１１には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１１と共に回転することにより、車載用エアコンにおける送風が可能となる。
【００２７】
基板２２には、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２１が設けられる。ヒートシンク２１が設けられた基板２２は、下ケース１５に収められ、さらにヒートシンク２１の冷却用突起２１Ａを除き上ケース１３により覆われ、上ケース１３を介してステータ１４が基板２２に取り付けられる。
【００２８】
基板２２には下ケース１５と上ケース１３とが固定される固定部２２Ａが設けられている。固定部２２Ａは、ボルト、リベット又はクリップ等のファスナーを通す穴部である。また、下ケース１５の固定部２２Ａに対応した位置には、基板固定用突起１５Ａが設けられている。図１には図示していないが、上ケース１３の固定部２２Ａに対応した位置にも、基板固定用突起１３Ａが設けられている。
【００２９】
また、基板２２には、車載バッテリから電力が供給されると共に、車載用エアコンに係る制御の信号がＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置を介して入力される外部接続コネクタ２３が設けられている。外部接続コネクタ２３を構成する端子のうち、電力供給端子２３Ａは車載バッテリから略１２Ｖの直流の電力が供給される端子である。また、接地端子２３Ｂは車両の接地電位の箇所に接続される接地用の端子である。さらに、制御信号用端子２３Ｃは車載用エアコンに係る制御の信号が入力される端子である。
【００３０】
本実施の形態では、上ケース１３と下ケース１５とで囲まれた空間にヒートシンク２１を設けた基板２２を収め、基板２２を上ケース１３及び下ケース１５に固定したものを本実施の形態に係る基板ユニット１８とする。
【００３１】
続いて本実施の形態に係る基板ユニットを組み込んだモータユニット１０の構成を断面図を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る回路基板ユニットを用いたモータユニット１０の構成の一例を示す断面図である。
【００３２】
図２に示すように、  シャフト１１には一対の軸受け１１Ａが設けられ、軸受け１１Ａは支持部１１Ｂに固定されている。軸受１１Ａによってシャフト１１は支持部１１Ｂに対して回転自在に支持されている。
【００３３】
ステータ１４にはコイル１４Ａが巻回されている。コイル１４Ａは、電気的な位相が１２０度ずれたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成するように設けられており、コイル１４ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相へ所定の周期で交互に通電することにより、ステータ１４の周囲に所定の回転磁界を形成する。
【００３４】
また、ロータ１２の内面にはロータマグネット１２Ａが設けられている。ロータマグネット１２Ａは、ロータ１２の半径方向の一方の側はＮ極で他方の側がＳ極となるように形成されている。
【００３５】
ロータマグネット１２Ａは、ロータ１２の半径方向に沿ってステータ１４の外側でステータ１４と対向するように設けられており、上述したコイル１４Ａが通電されてステータ１４の周囲に回転磁界が形成されると、当該回転磁界とロータマグネット１２Ａが形成する磁界との相互作用でシャフト１１周りの回転力がロータマグネット１２Ａに生じ、これにより、シャフト１１が回転する。
【００３６】
ステータ１４は上ケース１３上に設置されている。上ケース１３は下ケース１５と組み合わされて基板２２を収納する空間を形成し、上ケース１３の基板固定用突起１３Ａと下ケース１５の基板固定用突起１５Ａとによって基板２２を固定している。
【００３７】
上ケース１３は導体１３Ｂを絶縁体で被覆したものであり、下ケース１５は導体１５Ｂを絶縁体で被覆したものである。導体１３Ｂ、１５Ｂは、基板２２に実装されている素子から放射される電磁妨害波を遮蔽するためのもので、主には、銅、黄銅、鉄又はアルミニウム等の金属で形成される導体をプレス成型したものが用いられる。金属以外にも、導電性樹脂又はピッチ系炭素繊維等の導電性を有し電磁妨害波を遮蔽可能な非金属を用いてもよい。
【００３８】
基板２２には、放熱用のヒートシンク２１が設けられている側の反対側に、ステータ１４に供給する電力のスイッチングに係るＦＥＴ４１Ｃ、４１Ｆ、コンデンサ４２Ｄ、４２Ｅ等の素子と、これらの素子を制御するマイコン（ＣＰＵ）３１が実装されている。
【００３９】
ＦＥＴ４１Ｃ、４１Ｆ等のスイッチングによって制御された電力は、電力供給端子２４Ｂを介してステータ１４に供給される。
【００４０】
なお、図２には、図１には図示されていないブラケット５１が固定ボルト５３を介して上ケース１３に固定されている。ブラケット５１は外周部にボルト等の固定具を適用可能な脚部５１Ａを複数有し、当該固定具によってモータユニット１０を所定の位置に固定するための部材である。
【００４１】
図３は、本発明の実施の形態に係る回路基板ユニットの上ケース１３、基板２２、及び下ケース１５の固定の一例を示す図である。図３（Ａ）は、上ケース１３、基板固定用突起１３Ａ、下ケース１５及び基板固定用突起１５Ａにおける導体の配置の一例を示す図である。
【００４２】
基板固定用突起１３Ａには導体１３Ｂが上ケース１３から連続して設けられており、基板固定用突起１５Ａには導体１５Ｂが下ケース１５から連続して設けられている。
【００４３】
図３（Ｂ）は、基板２２の接地電位の領域と導体１３Ｂ、１５Ｂとの電気的な接続を確保する基板２２と上ケース１３と下ケース１５との固定の態様の一例を示す図である。
【００４４】
図３（Ｂ）に示すように、基板２２の固定部２２Ａに基板の接地電位の領域と電気的に接続された導体のスリーブ２２Ｂを設け、金属製の固定ボルト５４等の導電性を有するファスナーで下ケース１５と基板２２と上ケース１３とを共締めする。基板固定用突起１３Ａ及び基板固定用突起１５Ａの固定ボルト５４が接触する部分は、各々導体を露出させておく。これにより、導体１３Ｂと基板２２において接地電位を示すスリーブ２２Ｂと導体１５Ｂは、固定ボルト５４を介して電気的に接続される。本実施の形態では、スリーブ２２Ｂに代えて、基板２２の固定部２２Ａの穴の側面を覆う接地電位の領域の回路パターンを設けてもよい。
【００４５】
また、基板固定用突起１３Ａの頂部の端面１３Ｃ及び基板固定用突起１５Ａの頂部の端面１５Ｃの各々において導体１３Ｂ、１５Ｂを露出させ、当該露出させた導体１３Ｂ、１５Ｂを基板２２の接地電位の領域に接触させてもよい。
【００４６】
続いて、図４を用いて、本実施の形態に係る回路基板ユニットの基板２２について説明する。図４は、本実施の形態に係る基板２２の一例を示す図である。
【００４７】
図４（Ａ）は、基板２２においてステータ１４が取り付けられる側の基板２２の平面図である。基板２２にはヒートシンク２１が取り付けられ、ヒートシンク２１には、放熱用のピン状の冷却用突起２１Ａが複数設けられている。
【００４８】
図４（Ａ）において、基板２２の中央付近には、ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々に電力を供給する電力供給端子２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが設けられている。
【００４９】
図４（Ｂ）は基板２２の側面図であり、図４（Ｃ）はステータ１４が取り付けられる側とは反対側の面を示した基板２２の平面図である。
【００５０】
図４（Ｃ）において、基板２２には、ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に供給する電力を制御するためのインバータ回路４０が実装されている。本実施の形態に係る基板２２のインバータ回路４０は、直流側の回路に大容量のコンデンサ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄが並列に接続され、電圧源として動作する電圧形インバータである。
【００５１】
インバータ回路４０は、スイッチング素子として、ＦＥＴ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４１Ｆを備えている。ＦＥＴ４１Ａ、４１ＤはＵ相に、ＦＥＴ４１Ｂ、４１ＥはＶ相に、ＦＥＴ４１Ｃ、４１ＦはＷ相に、各々供給する電力のスイッチングを行う。
【００５２】
基板２２上のインバータ回路４０にはノイズ除去用のコイル４３が設けられると共に、回路保護のための逆接防止ＦＥＴ４４及び大容量のコンデンサ４２Ｅが設けられている。また、基板２２には、インバータ回路４０を制御するためのマイコン３１が実装されている。
【００５３】
基板２２には電位が接地電位になっている接地電位領域２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられる。図４（Ａ）において、例えば、接地電位領域２６Ａは、一対の固定部２２Ａの周囲に設けられ、かつ一方の固定部２２Ａの周囲の領域と他方の固定部２２Ａの周囲の領域とが連続した回路パターンで構成されることにより電気的に接続されている。また、接地電位領域２６Ａは、外部接続コネクタ２３の接地端子２３Ｂに電気的に接続されている。
【００５４】
図４（Ｃ）において、例えば、一対の固定部２２Ａの周囲には接地電位領域２６Ｂ、２６Ｃが設けられている。
【００５５】
なお、接地電位領域２６Ｂ及び接地電位領域２６Ｃは、図４（Ｃ）に示した側では回路パターンが連続していない。しかしながら、基板の構成上可能であれば、接地電位領域２６Ｂと接地電位領域２６Ｃとを回路パターンでつなげるようにしてもよい。さらには、図４（Ｃ）に示した側で接地電位領域２６Ｂ、２６Ｃと接地端子２３Ｂとを接続するようにしてもよい。
【００５６】
基板２２の固定部２２Ａと、上ケース１３の基板固定用突起１３Ａと、下ケース１５の基板固定用突起１５Ａとが固定されると、上ケース１３の導体１３Ｂ及び下ケース１５の導体１５Ｂと接地端子２３Ｂとが基板２２の接地電位領域２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを介して電気的に接続される。
【００５７】
導体１３Ｂ、１５Ｂは、基板２２上の素子から放射される電磁妨害波を遮蔽することによって電気エネルギーが蓄積されるが、本実施の形態では、蓄積された電気エネルギーを、接地端子２３Ｂを介して外部、例えば、車両の接地電位の領域に放出することができる。
【００５８】
蓄積された電気エネルギーを放出する経路は、接地端子２３Ｂから任意に引き回すことが可能であるし、上ケース１３及び下ケース１５は各々絶縁体で被覆されているので、本実施の形態に係る基板ユニットは、設置箇所が接地電位の領域に限定されない。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電磁妨害波を生じる複数の素子を備えた回路が実装された基板を、絶縁体で被覆した導体で構成されたケースに収納することで基板上の素子から生ずる電磁妨害波をケースの導体で遮蔽できる。
【００６０】
本実施の形態によれば、当該ケースは導体が絶縁体で被覆されているので、設置箇所が接地電位の領域に限定されない。また、ケースの導体に蓄積された電気エネルギーは、基板の接地電位の領域と基板の端子を介して外部に放出できるので、導体内に蓄積された電気エネルギーによる電磁波の再放射を抑止でき、ＥＭＣを改善することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、基板を収納するケースは、上ケースと下ケースとで構成したが、ケースを例えば絶縁体で被覆した導体で形成されたエンベロープとし、エンベロープの導体を基板の接地電位の領域へ電気的に接続させて基板をエンベロープ内に収納するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・モータユニット、１１・・・シャフト、１１Ａ・・・軸受、１１Ｂ・・・支持部、１２・・・ロータ、１２Ａ・・・ロータマグネット、１３・・・上ケース、１３Ａ・・・基板固定用突起、１３Ｂ・・・導体、１３Ｃ・・・端面、１４・・・ステータ、１４Ａ・・・コイル、１５・・・下ケース、１５Ａ・・・基板固定用突起、１５Ｂ・・・導体、１５Ｃ・・・端面、１８・・・基板ユニット、２１・・・ヒートシンク、２１Ａ・・・冷却用突起、２２・・・基板、２２Ａ・・・固定部、２２Ｂ・・・スリーブ、２３・・・外部接続コネクタ、２３Ａ・・・電力供給端子、２３Ｂ・・・接地端子、２３Ｃ・・・制御信号用端子、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ・・・電力供給端子、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ・・・接地電位領域、３１・・・マイコン、４０・・・インバータ回路、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４１Ｆ・・・ＦＥＴ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ・・・コンデンサ、４３・・・コイル、４４・・・逆接防止ＦＥＴ、５１・・・ブラケット、５１Ａ・・・脚部、５３・・・固定ボルト、５４・・・固定ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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