(57)【要約】【課題】  複数のパワーデバイスを放熱体に接触させて冷却させる回路基板において、放熱体の温度上昇を均一化させ回路基板の信頼性を高める。【解決手段】  各相毎に上アーム側のパワーデバイス７と下アーム側のパワーデバイス７とを有しこれらのパワーデバイス７が１２０度通電方式によって駆動される三相インバータ回路３が搭載された回路基板１において、同じ相の中のパワーデバイス７が隣り合うようにパワーデバイス７を放熱体８に一列に接触して並べ、三相のうちの中央に位置する相での上アーム側のパワーデバイス７ｃと下アーム側のパワーデバイス７ｄとの並び順を、他の二相での上アーム側のパワーデバイス７ａ,７ｅと下アーム側のパワーデバイス７ｂ,７ｆとの並び順に対して逆とした。【選択図】    図１
2006060889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱体上に取り付けられ上アームを構成する複数個のパワーデバイスと下アームを構成する複数個のパワーデバイスとを有し、これらのパワーデバイスが１２０度通電方式で駆動される三相インバータ回路を搭載した回路基板において、
前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように配置し、
三相のうちの中央に位置する相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順が、他の二相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順に対して逆である、ことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように環状に前記放熱体上に配置されることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記対になるパワーデバイスのうち、並び順序が逆になっていない相を構成するパワーデバイスは、対になるパワーデバイスの下アーム側の制御端子が外側に位置するように前記回路基板上に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の回路基板。
【請求項４】
三相ブラシレスＤＣモータと、
この三相ブラシレスＤＣモータを駆動制御する請求項１ないし３の何れか一記載の回路基板と、
を備えることを特徴とする電動送風機。
【請求項５】
前記ブラシレスＤＣモータを構成するケースを備え、
前記回路基板の少なくとも一部は、前記ケースの内部に収納され、
前記ケースに収納されている前記回路基板の外周の少なくとも一部は、前記ケースの内周の形状に沿って形成されている、ことを特徴とする請求項４記載の電動送風機。
【請求項６】
前記パワーデバイスは、リード挿入型であり、
対になる前記パワーデバイスごとに隣り合う間隔は、略等間隔であり、
前記放熱体は、前記ブラシレスＤＣモータを構成する構造体である、ことを特徴とする請求項４又は５記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相インバータ回路を有する回路基板、及びこの回路基板を用いた電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機や電動工具などパワーデバイスを用いた三相インバータ回路を有する回路基板、及びこの回路基板を用いたブラシレスＤＣモータを搭載した電気機器において特に留意すべき点の一つは、インバータ回路を構成する複数のパワーデバイスの発熱対策である。
【０００３】
発熱対策の一つとして、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却する構成をとった技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このように、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却することにより、発熱対策をしながら機器の小型化が図れるとともに、放熱体の製造上の有利さが得られる。
【０００４】
ここで、例えば充電式電気掃除機に使われる三相ブラシレスＤＣモータでは、回路基板に実装されたパワーデバイスに１０Ａ以上の電流が流れる。充電式電気掃除機は特に小型化が望まれるうえ、このように大きな電流が流れることから、小型化と回路の信頼性の両立が重要である。そのため、特許文献１のような技術によって、放熱体をできるだけ小さくしつつ、放熱効果を確保する必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１８６９５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数のパワーデバイスが放熱体に熱的に接触されていると、発熱したパワーデバイス同士による熱の相互干渉が起きてしまう。このとき、最も熱を受けるパワーデバイスが他のパワーデバイスよりも先に故障する可能性が高まる。あるパワーデバイスが故障した際、他のパワーデバイスは未だ使用可能であるにも関わらず、回路基板を交換しなければならない、という問題が発生する。
【０００７】
特許文献１に開示された技術は、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させた時、この放熱体における、複数のパワーデバイスからの熱伝導による相互干渉箇所に孔などを設け、熱の干渉を弱めるように構成している。しかしながら、この場合には、孔などを設けることにより放熱面積が小さくなることがあるため、そもそもパワーデバイスの発熱に対する冷却効果が小さくなってしまい、問題である。
【０００８】
本発明の目的は、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却する回路基板において、放熱体の温度上昇を均一化させ回路基板の信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、放熱体上に取り付けられ上アームを構成する複数個のパワーデバイスと下アームを構成する複数個のパワーデバイスとを有し、これらのパワーデバイスが１２０度通電方式で駆動される三相インバータ回路を搭載した回路基板において、前記パワーデバイスのうち、同一の相を構成する上アームパワーデバイスと、下アームパワーデバイスを対にして対になるパワーデバイス同士を隣り合うように配置し、三相のうちの中央に位置する相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順が、他の二相での上アーム側の前記パワーデバイスと下アーム側の前記パワーデバイスとの並び順に対して逆であるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のパワーデバイスが熱的に接触する放熱体の温度上昇を均一化させ、回路基板の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本実施の形態の回路基板１を示す外観斜視図である。回路基板１は、概ね駆動回路２と三相インバータ回路３とに二分される。駆動回路２は、制御ＩＣ４などから構成される制御部５と、ゲート抵抗６などの電子部品からなる回路部分により構成されている。三相インバータ回路３は、パワーデバイスである６個のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ）７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ）を有している。これらのＭＯＳＦＥＴ７は、オン抵抗損失が略等しい６個の同一種類のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ７で、放熱体８に接触して並べられている。三相インバータ回路３を構成する６個のＭＯＳＦＥＴ７は、回路基板１の長手方向の一方の側縁部に分布して配置され放熱体８に接触している。また、電力供給部１０が回路基板１の短手方向の二方の側縁部に略対向して配置されている。一方の電力供給部１０には、電源である直流電源１００のプラス側１００ａ（図４参照）が接続され、他方の電力供給部１０には、直流電源１００のマイナス側１００ｂが接続される。電力供給部１０には、例えばタブ端子１０ａ（図２参照）が取り付けられており、直流電源１００と回路基板１とを接続できる。
【００１３】
放熱体８は、押出し成形やダイキャスト成形されたアルミニウムなどの金属によって形成されている。この放熱体８は、回路基板１に対して略直角を成して配置されている。
【００１４】
図２は別例の回路基板１を示す外観斜視図である。この別例は、ＭＯＳＦＥＴ７の配置方向を図１に対して変更した例を示す。この例では、ＭＯＳＦＥＴ７と放熱体８とが回路基板１に対して略水平に設けられている。この場合も図１と同様に、ＭＯＳＦＥＴ７は、回路基板１の長手方向の一方の側縁部に分布して配置され放熱体８に接触している。
【００１５】
図３（ａ）はリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０の端子配置を示す正面図、図３（ｂ）は面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１の端子配置を示す正面図である。いずれのＭＯＳＦＥＴ２０，２１においても、図３の正面図において左側より、制御端子であるゲート端子３０、一方の被制御端子であるドレイン端子３１、他方の被制御端子であるソース端子３２が設けられている。
【００１６】
図４は駆動回路２と三相インバータ回路３との概略回路構成を示す回路図である。駆動回路２は、ロータ磁石信号処理回路（図示しない）からの信号（例えばホールＩＣの出力信号）が制御部５にある制御ＩＣ４に入力されると、三相インバータ回路３に対して制御信号を出力する構成である。この制御信号は、ＭＯＳＦＥＴ７の各ゲート端子３０に向かって出力しゲート信号となる。ここでは、ＭＯＳＦＥＴ７をスイッチングするために１０Ｖ程度の電圧をゲート端子３０に加える。このとき、ＭＯＳＦＥＴ７のスイッチング特性から決められた最適な大きさのゲート抵抗６を介してゲート端子３０にゲート信号を加える。
【００１７】
三相インバータ回路３の各相は、（ＭＯＳＦＥＴ７ａ，７ｂ）、（ＭＯＳＦＥＴ７ｃ，７ｄ）、（ＭＯＳＦＥＴ７ｅ，７ｆ）により構成されている。ここで、ＭＯＳＦＥＴ７ａ，７ｃ，７ｅが三相インバータ回路３の上アーム４０側を構成し、ＭＯＳＦＥＴ７ｂ，７ｄ，７ｆが下アーム４１側を構成する。このような、各相における上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７と下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７との対（ペア）を一単位とする。すなわち７ａと７ｂ、７ｃと７ｄ、７ｅと７ｆをそれぞれ一単位とする。上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子３１は、直流電源１００のプラス側１００ａに接続されている。また、上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７のソース端子３２は、下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子３１に接続されている。また、これらの上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７のソース端子３２と下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子３１とは、三相負荷１０１に接続される。下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７のソース端子３２は、電流検出抵抗４２を介して直流電源１００のマイナス側１００ｂに接続される。これらのＭＯＳＦＥＴ７は、駆動回路２から出力されるゲート信号に基づいて駆動され、交流電流を三相負荷１０１に供給する。
【００１８】
図４に示した三相三単位全てのＭＯＳＦＥＴ７が図１や図２に示すように放熱体８に接触して並べられる。このとき、各単位を構成するＭＯＳＦＥＴ７同士が隣り合うように配置される。さらに、三相三単位のうち中央に配置される一単位のＭＯＳＦＥＴ７の配置が他の二単位のＭＯＳＦＥＴ７の配置とは逆配置にされている。すなわち、図１及び図２に示すように、６個のＭＯＳＦＥＴ７を（上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａ、下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｂ）、（下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｄ、上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｃ）、（上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｅ、下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｆ）、という順に並べる。
【００１９】
図５は１２０度通電方式でのＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子３０に出力する制御信号（ゲート信号）のタイムチャートである。ここで、三相をＵ、Ｖ、Ｗ相とする。ある相の上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７と、下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７との駆動において、その間には必ず非通電区間ができる。例として、Ｕ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａとＵ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｂとに着目する。区間（１）と区間（２）とではＭＯＳＦＥＴ７ａのみ、区間（４）と区間（５）とではＭＯＳＦＥＴ７ｂのみが通電区間である。そして、これらにはさまれた区間（３）と（６）は、非通電区間となる。また、同一の区間内では、全ＭＯＳＦＥＴ７のうちのいずれか二個のＭＯＳＦＥＴ７に通電している。
【００２０】
このような１２０度通電方式のタイムチャートを用いて三相インバータ回路３の動作を説明する。ここで、上述した三相三単位のうち、他の二単位とは逆配置にされる中央の一単位はＶ相である。
【００２１】
図５の区間（１）で、駆動回路２は、ＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄのゲート端子３０に対してゲート信号を出力する。これにより、直流電源１００のプラス側１００ａからＭＯＳＦＥＴ７ａ、三相インバータ回路３の外部にある三相負荷１０１を経由してＭＯＳＦＥＴ７ｄ、電流検出抵抗４２、直流電源１００のマイナス側１００ｂという電流経路ができる。このとき、図１に示すように、通電しているＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄの間には、通電していないＭＯＳＦＥＴ７ｂが挟まれている。
【００２２】
同様に、区間（２）では、駆動回路２がＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｆに対してゲート信号を出力する。このとき図１においてＭＯＳＦＥＴ７の配列の両サイドにあるＭＯＳＦＥＴ７ａ，７ｆが動作する。そしてこの２つのＭＯＳＦＥＴ７の間には非通電状態にあるＭＯＳＦＥＴ７ｂ、７ｄ、７ｃ、７ｅが挟まれている。更に区間（３）ではＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｆ、区間（４）ではＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、区間（５）ではＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、区間（６）ではＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｄ、にそれぞれ通電している。区間（６）が終了すると再びＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄに通電する。いずれの区間においても、通電している二つのＭＯＳＦＥＴ７の間には、通電していないＭＯＳＦＥＴ７が一つ以上存在している。
【００２３】
ここで、例えばＹ接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスＤＣモータが三相負荷１０１として用いられた場合、上述した動作により巻線（三相負荷１０１）に回転磁界が生じ、モータを回転させる。以上は図１を用いて説明したが、図２は回路基板１の別例であり、図１と同様である。
【００２４】
このように、中央に配置する一単位を他の二単位とは逆配置とし、１２０度通電方式により三相インバータ回路３を駆動するとき、隣接して配置されるＭＯＳＦＥＴ７が同時に通電することは無い。そして、同時に通電している二つのＭＯＳＦＥＴ７の間には必ず一つ以上の通電しないＭＯＳＦＥＴ７が存在している。このため、放熱体８の局所的な発熱を避けられるため、放熱体８の温度上昇を均一にする。これにより回路基板１の信頼性を高めることができる。
【００２５】
上アーム４０を構成するＭＯＳＦＥＴ７と、下アーム４１を構成するＭＯＳＦＥＴ７とを同一種類（本実施の形態ではオン抵抗損失の等しいＮチャネルＭＯＳＦＥＴ７）としている。これによりインバータ回路３動作時の発熱を均一にする効果がある。
【００２６】
また、複数のパワーデバイスを放熱体に熱的に接触させて冷却しているため、あるＭＯＳＦＥＴ７の動作時、隣接しているＭＯＳＦＥＴ７は動作しない。このため、ある瞬間での隣接するＭＯＳＦＥＴ７からの発熱の影響を小さくできる。そして、例えばＹ接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスＤＣモータが三相負荷１０１として用いられた場合、図５の区間（１）から（６）を周期的に繰り返すことからＭＯＳＦＥＴ７通電による放熱体８の発熱バランスを取ることができる。
【００２７】
なお、ここでは、放熱体８として放熱フィン８ａが形成された単一の放熱板を用いているが、別な構成をとることも可能である。例えば、回路基板１は通常、電子機器の内部に入っているので、電子機器のフレームを放熱体８として利用できる。また、ここでは押出し成形やダイキャスト成形された放熱体８を用いているが、別な構成でも可能である。すなわち、放熱体８が多数あり、これを熱的に接続した場合には、押出し成形やダイキャスト成形された放熱体８と同様である。
【００２８】
また、図１及び図２で示したＭＯＳＦＥＴ７は、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０であるが、これに限るものではなく、ＭＯＳＦＥＴ７としては、図３（ｂ）に示す面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１の採用も可能である。なお、面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１を採用した場合には、面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１の放熱部＊＊が回路基板１に接触して実装されるので、回路基板１自体が放熱体８として機能する。よって、この場合は、回路基板１に対して独立した放熱体８は不要である。また、回路基板1を放熱体８として用いた場合、回路基板１の特定の領域が集中して発熱することを妨げることになるため、回路基板１の変形を抑制でき、信頼性が高まる。更に、面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１においては、発熱を均一化することで、従来はガラス素材を含んだ回路基板１が必要だったのに対し、ガラス素材を含まない回路基板１を用いることができる。
【００２９】
また、ここではパワーデバイスとしてＭＯＳＦＥＴを用いているが、これに限るものではない。正面からみて左側に制御端子がある三端子のパワーデバイス、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子も同様に使用することができる。
【００３０】
ここで、逆配置にしない相のＭＯＳＦＥＴ７の取り付け構造について詳しく説明する。  図６は、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０の各端子の折り曲げ（リードフォーミング）形状を示す。（ａ）は縦置き配置用のリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を示し、（ｂ）は横置き配置用のリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を示している。図７は、回路基板４０１における一単位のＭＯＳＦＥＴ７に対するはんだ面配線パターンを示す斜視図である。（ａ）は縦置き配置用のリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を用いた場合、（ｂ）は横置き配置用のリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を用いた場合をそれぞれ示す。
【００３１】
図６（ａ）、および（ｂ）に示すように、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０は、被制御端子である。そして、図７に示すように、回路基板４０１の上面４０１ａ（この場合はんだ面）側から見て左手に上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７を、右側に下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７を、それぞれ配置する。このように配置することで、下アーム４１側を構成するＭＯＳＦＥＴ７のゲート端子３０が最も左側になる。このとき上アーム４０側ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子３１と、直流電源１００のプラス側１００ａが、電源ライン５９を介して接続する。また、下アーム４１側ＭＯＳＦＥＴ７のドレイン端子は、接続ライン６０を介して上アーム４０側ＭＯＳＦＥＴ７のソース端子３２、および、三相負荷１０１、に接続する。このとき、上面４０１ａでは、電源ライン５９、すなわち直流電源１００のプラス側１００ａと、電流検出抵抗４２を介したマイナス側１００ｂと、に接続するラインと、接続ライン６０とが互いに交差することなく配置する。また、ゲート抵抗６（図７では図示せず）は、回路基板４０１の裏面（部品面）に実装される。
【００３２】
図８は面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１を用いたときの一単位の配置を示す平面図である。この場合も、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を使ったときと同様、電源接続部である電源ライン５９と、接続ライン６０とが互いに交差することなく配置されている。
【００３３】
以上説明したように、各単位において、電源ライン５９と、接続ライン６０とが交差せずに当該回路基板４０１，４１１上に配置されるため、回路パターンを簡単にできる。
【００３４】
また、電源ライン５９と接続ライン６０とが交差していないので、一単位中の２つのＭＯＳＦＥＴ７を隣り合わせで配置することが容易に実現できる。また、一単位毎にＭＯＳＦＥＴ７を対（ペア）で分布して配置しやすいので、放熱体８の熱分布が均一となる。
【００３５】
また、電源ライン５９と接続ライン６０とを交差させていないので、大きな電流が流れる可能性のある三相インバータ回路３を回路基板４０１，４１１の一方の面で全て実装することができる。これにより、回路基板４０１，４１１として、両面実装基板を用いる時には、駆動回路２と三相インバータ回路３とを回路基板４０１，４１１の両面に分けて実装でき、回路の信頼性と部品の実装効率が高まる。また、回路基板４０１,４１１として、片面実装基板を用いた場合には、コスト削減を図ることができる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態を図９に基づいて説明する。前述した実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略するとともに、前述した実施の形態で用いた図面も適宜参照する（以降の実施の形態でも同様）。
【００３７】
図９は本実施の形態の回路基板２０１を示す平面図である。回路基板２０１は、円盤状に形成されている。放熱体２０２は、円リング状に形成されており、回路基板２０１の外側に回路基板２０１に対して水平に配置されている。
【００３８】
ＭＯＳＦＥＴ７は、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０であり、回路基板２０１の側縁部に環状に配置され、回路基板２０１に水平に取り付けられている。ＭＯＳＦＥＴ７は、放熱体２０２に対してネジ９で固定されているとともに、回路基板２０１の実装面において各端子が接続されている。このとき、各単位を構成するＭＯＳＦＥＴ７同士が隣り合うように配置されている。また、各単位ごとに１２０度毎の等間隔で配置される。そして、三相三単位のうちのいずれかの一単位において、ＭＯＳＦＥＴ７の配置が他の二単位のＭＯＳＦＥＴ７の配置とは逆配置にされている。本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、（Ｕ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａ、Ｕ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｂ）、（Ｖ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｄ、Ｖ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｃ）、（Ｗ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｅ、Ｗ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｆ）、の順に配置している。すなわち、Ｖ相ＭＯＳＦＥＴ７を逆配置にしている。
【００３９】
このときの三相インバータ回路３の動作について図５に基づいて説明する。第１の実施の形態と同様に、図５の区間（１）では、ＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄに通電する。区間（２）では、ＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｆに通電する。区間（３）では、ＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｆ、区間（４）ではＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、区間（５）ではＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、区間（６）ではＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｄ、にそれぞれ通電する。区間（６）が終了すると再びＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄに通電する。いずれの区間においても通電している二つのＭＯＳＦＥＴ７の間には、通電していないＭＯＳＦＥＴ７が１つ以上存在している。よって、第１の実施の形態と同様に、放熱体２０２の温度上昇が均一になり、これにより、回路基板２０１の信頼性が高まる。
【００４０】
また、本実施の形態では、円形の回路基板２０１と円リング状の放熱体２０２を用い、この構造を利用して、回路基板２０１及び放熱体２０２の円の中心から等間隔の位置に相単位ごとにＭＯＳＦＥＴ７が配置されている。これにより、放熱体２０２の端部による影響を無くすことができる。このため放熱体２０２から見た場合、全てのＭＯＳＦＥＴ７の発熱を同条件で考えることが可能である。このことは放熱設計を容易にし、ＭＯＳＦＥＴ７の温度の影響によるばらつきを低減させるものであり、機器の高信頼性につながるものである。
【００４１】
例えばＹ接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスＤＣモータが三相負荷１０１として用いられた場合、上述した動作により巻線（三相負荷１０１）に回転磁界が生じ、モータを回転させる。
【００４２】
本実施の形態は、ＭＯＳＦＥＴ７として面実装型ＭＯＳＦＥＴ２１を用いても同様に実施することができる（図示しない）。この場合、第１の実施の形態と同様、放熱体２０２は回路基板２０１が兼ねる。
【００４３】
また、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０を回路基板２０１に対して立てて配置することもできる（図示しない）。この場合、放熱体２０２は回路基板２０１を取り囲む円筒状の部材とすればよい。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は、ＭＯＳＦＥＴ７の配置が第２の実施の形態に対して異なる。第２の実施の形態では三単位のＭＯＳＦＥＴ７を一単位づつ等間隔に配置したが、本実施の形態では、円盤状の回路基板３０１を仮想的に四等分割したうちの三箇所にＭＯＳＦＥＴ７を一単位づつ配置している。また、ＭＯＳＦＥＴ７は、リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０であり、回路基板３０１の側縁部に一単位ごとに環状に配置している。ここで、三相三単位のうちのいずれかの一単位においてＭＯＳＦＥＴ７の配置が他の二単位のＭＯＳＦＥＴ７の配置とは逆配置にされている。ここでは、Ｖ相ＭＯＳＦＥＴ７を逆配置にしている。即ち、（Ｕ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａ、Ｕ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｂ）、（Ｖ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｄ、Ｖ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｃ）、（Ｗ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ｅ、Ｗ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｆ）の順に配置している。
【００４５】
このような構成により、第２の実施の形態と同様、回路基板３０１及び放熱体２０２の円の中心から略等間隔に相単位でＭＯＳＦＥＴ７が配置される。そして、ＭＯＳＦＥＴ７を１２０度通電で駆動したとき、放熱体２０２の端部による影響を第１の実施の形態に比べて少なくすることができ、機器の高信頼性につながる。
【００４６】
例えばＹ接続やΔ接続された巻線を用いた三相ブラシレスＤＣモータが三相負荷１０１として用いられた場合、上述した動作により巻線（三相負荷１０１）に回転磁界が生じ、モータを回転させる。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態を図１１ないし図１７に基づいて説明する。  図１１は本実施の形態の電動送風機５０１の構成を一部切欠いて示す側面図である。電動送風機５０１は、概略的には、三相ブラシレスＤＣモータ８２と、この三相ブラシレスＤＣモータ８２の回転軸であるロータ軸８３に取り付けられた遠心ファン８４と、これらを収納している構造体であるケース８５とから構成されている。ケース８５は、三相ブラシレスＤＣモータ８２を収納する小径のモータケース８６と遠心ファン８４を収納する大径のファンカバー８７と、モータケース８６とファンカバー８７とを連結する円リング形状の連結部８８とから構成されている。連結部８８の下面は平面状に形成されている。
【００４８】
三相ブラシレスＤＣモータ８２は、モータケース８６に固定されたステータ８９と、このステータ８９の内側に配置されたロータ９０とにより構成されている。ロータ９０には、永久磁石が用いられている。そして、ロータ９０の中心のロータ軸８３が、ケース８５の上下に設けられたベアリング部９１により回転自在に軸支されている。モータケース８６の後部の側部には、排気口としての吹出口９２が形成されている。また、モータケース８６の軸方向の後面側は後板部９３により有底状に閉塞されるとともに、この後板部９３の中央部が後方に向けて円筒状に突出し、ここに、一方のベアリング部９１が設けられている。
【００４９】
三相ブラシレスＤＣモータ８２ではロータ９０の磁石位置検出手段を必要とする。このような位置検出手段としては、電気角１２０°間隔で設置した３つの磁気センサを用いる。磁気センサとしては、ホールセンサやホールＩＣ等がある。また、その他の永久磁石の位置検出方法として、特に図示しないが光学式パルスエンコーダを使用する方法や、モータ巻線に誘起される電圧を電圧位相検出手段によって検出する方法などが使用可能である。
【００５０】
遠心ファン８４の下側には、整流板９４が固定されている。そして、これらを覆ってファンカバー８７が取付けられる。このファンカバー８７は、前面の中央部に吸引開口部９５を有するとともに、後面は後部開口部（図示せず）となっており、全体では略円筒状に形成されている。
【００５１】
このような構成において、ロータ軸８３が回転すると、その回転と一体に遠心ファン８４が回転する。この回転によって吸引空気が、ファンカバー８７の前面側に形成された吸引開口部９５から遠心ファン８４を通り、整流板９４により一様に整流されて、三相ブラシレスＤＣモータ８２へと導かれる。このように、吸引開口部９５から三相ブラシレスＤＣモータ８２へ到る風路９６が形成される。
【００５２】
そして、本実施の形態では、図１２に示すように、三相ブラシレスＤＣモータ８２を駆動制御する回路基板６０１が、ケース８５の内側であって三相ブラシレスＤＣモータ８２と遠心ファン８４との間に配置されている。回路基板６０１は、基本的には、第３の実施の形態で説明した回路基板３０１と同様であるが、回路基板６０１の形状が異なる。回路基板６０１は、連結部８８の内周に沿う円盤状に形成され、円盤状の外周部に一対の延出部６０２が形成されている。一方の延出部６０２には、回路基板６０１へ電力供給するための直流電源１００のプラス側１００ａがタブ端子１０ａを介して接続され、他方の延出部６０２には、直流電源１００のマイナス側１００ｂがタブ端子１０ａを介して接続されている。そして、回路基板６０１の中心部には、ロータ軸８３が貫通する貫通孔６０３が形成されている。そして回路基板６０１における貫通孔６０３の周囲には、整流板９４からの空気を通過させるための複数の基板風路口６０４が形成されている。ここで、基板風路口６０４の大きさや位置は電動送風機５０１の設計のなかで決定されるものである。
【００５３】
回路基板６０１に搭載されるＭＯＳＦＥＴ７は、第３の実施の形態と同様にリード挿入型ＭＯＳＦＥＴ２０であり、それらの配置は、回路基板３０１と同じである。つまり、Ｕ相、Ｗ相の間に配置されるＶ相のＭＯＳＦＥＴ７の配置が、Ｕ相及びＷ相のＭＯＳＦＥＴ７の配置に対して逆となっている。本実施の形態では、六個のＭＯＳＦＥＴ７は、連結部８８の外側の面（下面）に配置され、ネジ９により連結部８８に固定されている。ここで、連結部８８が放熱体８として機能する。
【００５４】
本実施の形態では、三相インバータ回路３を回路基板６０１の基板側縁部６０１ａに設け、駆動回路２はそれよりも内側に設けられている。三相インバータ回路３に対する電力供給は、直流電源１００のプラス側１００ａに接続されたリード線６０５と、電流検出抵抗４２を介して直流電源１００のマイナス側１００ｂに接続されたリード線６０５とを経由して行われる。
【００５５】
図１３はＵ相及びＷ相のＭＯＳＦＥＴ７の配置を示す平面図、図１４はＶ相のＭＯＳＦＥＴ７の配置を示す平面図、図１５は電源ライン５９に用いているハトメラグを示す斜視図である。
【００５６】
回路基板６０１において大きな電流が流れる端子には、回路基板６０１の配線パターンよりも厚く、各単位ごとに電気的に絶縁された複数の接続端子７０が用いられている。ここで、回路基板６０１の配線パターンの厚さは３５μｍ〜７０μｍ程度であり、接続端子７０の厚さは例えば０．５ｍｍである。大きな電流が流れる端子は、上アーム４０側のドレイン端子３１、下アーム４１側のソース端子３２、上アーム４０側のソース端子３２及び下アーム４１側のドレイン端子３１である。
【００５７】
電源ライン５９に接続するドレイン端子３１又はソース端子３２において、接続端子７０として、例えば図１５に示すハトメラグを用いることができる。ハトメラグは、配線パターンよりも厚く、かつ、かしめにより回路基板６０１に固定する。また、上アーム４０側と下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７を接続するとともに三相ブラシレスＤＣモータ８２に接続する接続端子７０も、同様に配線パターンよりも厚く、かつ、かしめにより回路基板６０１に固定する。そして、この接続端子７０は、巻線と回路基板６０１の位置関係、及び接続のし易さから回路基板６０１より突出した巻線接続部１０００が設けられる。
【００５８】
他の二相と逆配置になるＶ相においては、上アーム４０を構成するＭＯＳＦＥＴ７の端子のリードフォーミングが他のＭＯＳＦＥＴ７のものとは異なる。すなわち他の二相では、下アームのゲート端子３０が正面左側に位置するようになっているが、Ｖ相では逆になるため、異なるリードフォーミングを用いる。また、Ｖ相においては、巻線に接続する接続端子７０の形状もＵ相及びＷ相のものに対して異なる。
【００５９】
図１６はＵ相及びＷ相でのリード線６０５の接続を示す平面図、図１７はＶ相でのリード線６０５の接続を示す平面図である。図１６及び図１７に示すように、リード線６０５は、回路基板６０１にかしめにより固定されるハトメラグに直接差込み接続（ろう付け）する。
【００６０】
直流電源１００のプラス側１００ａとマイナス側１００ｂに接続される直流電源１００は、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）電池、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池などの２次電池を複数本組み合わせた組電池、又は、商用交流電源を整流平滑したものである。この直流電圧が回路基板６０１に供給される。
【００６１】
次に、ＭＯＳＦＥＴ７に１２０度通電したときのインバータ回路３の動作について説明する。図５の区間（１）で、Ｕ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａ及びＶ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｄが動作する。これにより、直流電源１００のプラス側１００ａからＭＯＳＦＥＴ７ａ、三相インバータ回路３の外部にあるモータ巻線（図示しない）を経由してＭＯＳＦＥＴ７ｄ、電流検出抵抗４２、直流電源１００のマイナス側１００ｂという電流経路ができる。このとき、図１２に示したＭＯＳＦＥＴ７のうち、Ｕ相上アーム４０側のＭＯＳＦＥＴ７ａとＶ相下アーム４１側のＭＯＳＦＥＴ７ｄとが動作する。同様に、区間（２）では、ＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｆが動作する。更に区間（３）ではＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｆ、区間（４）では、ＭＯＳＦＥＴ７ｃとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、区間（５）では、ＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｂ、（６）の区間では、ＭＯＳＦＥＴ７ｅとＭＯＳＦＥＴ７ｄ、がそれぞれ動作する。区間（６）が終了すると再びＭＯＳＦＥＴ７ａとＭＯＳＦＥＴ７ｄが動作する。インバータ回路３の動作により、三相ブラシレスＤＣモータ８２の巻線（三相負荷１０１）に回転磁界が生じ、ロータ軸８３が回転する。そしてロータ軸８３の回転により遠心ファン８４が回転し、吸引開口部９５から空気が吸引される。吸引された空気は一様に整流され、三相ブラシレスＤＣモータ８２に導かれる。
【００６２】
このように、上述した実施の形態と同じく、回路基板６０１上の基板側縁部６０１ａにおいて隣接して配置されるＭＯＳＦＥＴ７に同時に通電する期間は無く、同時に通電するＭＯＳＦＥＴ７の間に必ず一つ以上の通電されないＭＯＳＦＥＴ７が存在している。このような回路基板６０１を搭載した三相ブラシレスＤＣモータ８２においては、放熱体８である連結部８８が局所的に発熱することを避けることができる。これにより、連結部８８の温度上昇を均一にできる。
【００６３】
また、ＭＯＳＦＥＴ７が風路９６中に配置されておらずケース８５の一部である連結部８８に配置されているので、ケース８５の内部の空気流を乱すことはない。よって、ＭＯＳＦＥＴ７によって電動送風機５０１の風路損失を増大させることなく、ＭＯＳＦＥＴ７の発熱をケース８５へ逃がすことができる。
【００６４】
回路基板６０１には、基板風路口６０４が形成されているので、三相ブラシレスＤＣモータ８２動作時、整流板９４からの空気は、基板風路口６０４を通過して三相ブラシレスＤＣモータ８２に到る。このため、回路基板６０１をケース８５の内部に配置することによる風路損失を軽減できる。
【００６５】
また、回路基板６０１の外周の少なくとも一部はケース８５の内周の形状に沿って形成され、少なくとも一部をケース８５の内部に収納している。このため、回路基板６０１をケース８５に収納しやすい構造にできるとともに、連結部８８に発熱体であるＭＯＳＦＥＴ７を全て配置しているので、発熱のバランスと回路基板６０１の収納のしやすさを達成できる。更に、放熱体８は、三相ブラシレスＤＣモータ８２を構成する構造体であるケース８５（詳しくは連結部８８）であることにより、部品の有効利用を図ることができる。このことから、発熱対策とともに三相ブラシレスＤＣモータ８２の小型化に寄与できる。
【００６６】
そして、回路基板６０１に形成された配線パターンの厚さよりも厚く形成されて回路基板６０１に設けられる接続端子７０を備えることにより、電流密度の低減を図ることが可能になる。これにより、回路基板６０１の安全性を高めることができる。
【００６７】
また、電源ライン５９の一部をリード線６０５で構成し、リード線６０５がハトメラグに直接差込まれていることによって、電源パターンを回路基板６０１上に配置する必要が無くなる。このことは、電流を増大させることによる電動送風機５０１の高出力化につながる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、回路基板として回路基板６０１を例に説明したが、これに限るものではなく、回路基板１,２０１,３０１,４０１,４１１を用いても良い。
【００６９】
また、以上の実施の形態では、パワーデバイスとしてＭＯＳＦＥＴ７を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、一本の制御端子と二本の被制御端子を持つパワーデバイスであれば同様に実施することができる。例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insurated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子も適用対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路基板を示す外観斜視図である。
【図２】別例の回路基板を示す外観斜視図である。
【図３】リード挿入型ＭＯＳＦＥＴ及び面実装型ＭＯＳＦＥＴにおける端子配置を示す正面図である。
【図４】駆動回路と三相インバータ回路との概略回路構成を示す回路図である。
【図５】１２０度通電方式でのＭＯＳＦＥＴのゲート端子に出力する信号のタイムチャートである。
【図６】リード挿入型ＭＯＳＦＥＴのリードフォーミングを示す斜視図である。
【図７】回路基板におけるＭＯＳＦＥＴに対する面配線パターンを示す斜視図である。
【図８】面実装型ＭＯＳＦＥＴを採用したときの一相分のＭＯＳＦＥＴの配置を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の回路基板を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の回路基板を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。
【図１２】回路基板を示す平面図である。
【図１３】Ｕ相及びＷ相のＭＯＳＦＥＴの配置を示す平面図である。
【図１４】Ｖ相のＭＯＳＦＥＴの配置を示す平面図である。
【図１５】ハトメラグを示す斜視図である。
【図１６】Ｕ相及びＷ相でのリード線の接続を示す平面図である。
【図１７】Ｖ相でのリード線の接続を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１        回路基板
３        三相インバータ回路
７        ＭＯＳＦＥＴ（パワーデバイス）
８        放熱体
４０      上アーム
４１      下アーム
５９      電源ライン（電源接続部）
６０      接続ライン（接続部）
７０      接続端子
８２      三相ブラシレスＤＣモータ
８５      ケース（構造体）
１００    直流電源（電源）
２０１    回路基板
２０２    放熱体
３０１    回路基板
４０１    回路基板
４１１    回路基板
５０１    電動送風機
６０１    回路基板
６０５    リード線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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