(57)【要約】【課題】電子部品の放熱性を向上させることができると共に、基板の小型化が図れることができるモータシステムを提供する。【解決手段】モータ１２の下面に設けられた配線基板１６の下面に複数のＦＥＴ７０が設けられ、これらＦＥＴ７０を跨ぐようにバスパー用金属板７２が配され、このバスパー用金属板７２の両支持部７４が配線基板１６の配線パターン７６と電気的に接続されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのケース下部に金属製の放熱器が取り付けられ、前記放熱器の下方に配線基板が取り付けられたモータシステムにおいて、
前記配線基板の下面に複数の電子部品が固定され、
前記配線基板の上面に前記複数の電子部品を電気的に接続する配線パターンが設けられ、
前記複数の電子部品の中の全て、または、一部の電子部品の下面をまたぐようにバスパー用金属板が配され、
前記バスパー用金属板の両支持部が前記配線基板に固定されている
ことを特徴とするモータシステム。
【請求項２】
前記バスパー用金属板の両支持部が、前記配線基板の上面にある前記配線パターンと電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項３】
前記バスパー用金属板と前記電子部品との間に放熱シートが介在されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項４】
前記バスパー用金属板が前記配線パターンの一部も兼ねている
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項５】
前記配線基板と前記放熱器との間に放熱シートが挟持されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項６】
前記配線基板には放熱貫通孔が複数開口している
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項７】
前記電子部品がＦＥＴである
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項８】
前記モータがブラシレスＤＣモータシステムである
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【請求項９】
前記モータシステムが電動工具のフレーム内部に収納され、前記モータが前記電動工具の駆動源である
ことを特徴とする請求項１記載のモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具の駆動源等に用いられるモータシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動ドリルや、インパクトドライバ等の電動工具の駆動源としてブラシレスＤＣモータが用いられ、このブラシレスＤＣモータは電動工具のフレーム内部に収納され、また、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）の下面には、モータを駆動するための駆動回路を有した配線基板が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のモータ１００に、配線基板１０２を取り付ける構造について図５及び図６に基づいて説明する。
【０００４】
モータ１００は、金属製のモータケース１０４を有し、このモータケース１０４の下部にはアルミニウム製の放熱器１０６がネジ止めされている。この放熱器１０６は放熱器基部１０８から複数のフィン１１０が突出した構造になっている。この放熱器１０６の下方には、配線基板１０２が取り付けられている。配線基板１０２の上面にはモータ１００を駆動させるためのインバータ用のＦＥＴ１１２が６個取り付けられ、このＦＥＴ１１２は放熱のために放熱器基部１０８にもネジ１１４によって固定されている。
【特許文献１】特開２００３−３０５６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の放熱構造であると、ＦＥＴ１１２が、配線基板１１６と放熱器基板１０８に挟まれた構造であるため、放熱効率が悪いという問題点がある。また、ＦＥＴ１１２を６個設ける構造であるため、大電流使用が必要であるが、配線基板１０２のサイズが予め決められているため、基板設計が困難であり、コストアップになるという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、電子部品の放熱性を向上させることができると共に、基板の小型化が図れることができるモータシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、モータのケース下部に金属製の放熱器が取り付けられ、前記放熱器の下方に配線基板が取り付けられたモータシステムにおいて、前記配線基板の下面に複数の電子部品が固定され、前記配線基板の上面に前記複数の電子部品を電気的に接続する配線パターンが設けられ、前記複数の電子部品の中の全て、または、一部の電子部品の下面をまたぐようにバスパー用金属板が配され、前記バスパー用金属板の両支持部が前記配線基板に固定されていることを特徴とするモータシステムである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記バスパー用金属板の両支持部が、前記配線基板の上面にある前記配線パターンと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記バスパー用金属板と前記電子部品との間に放熱シートが介在されていることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記バスパー用金属板が前記配線パターンの一部も兼ねていることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記配線基板と前記放熱器との間に放熱シートが挟持されていることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記配線基板には放熱貫通孔が複数開口していることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、前記電子部品がＦＥＴであることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、前記モータがブラシレスＤＣモータシステムであることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【００１５】
請求項９に係る発明は、前記モータシステムが電動工具のフレーム内部に収納され、前記モータが前記電動工具の駆動源であることを特徴とする請求項１記載のモータシステムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のモータシステムであると、電子部品の下面を跨ぐようにバスパー用金属板が配され、このバスパー用金属板から電子部品の熱を放熱させることができるため、放熱効率を向上させることができる。また、このバスパー用金属板が、電子部品の電気的接続も兼ねることができるため、配線パターンを少なくすることができ、基板のサイズを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態のモータシステム１０について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１８】
（１）電動工具５０の構造
まず、モータシステム１０が取り付けられている電動工具５０について図４に基づいて説明する。
【００１９】
電動工具５０は例えば電動ドリルであって、ピストル型のフレーム５２の前端部にドリル５４がドリルチャック５６を介して取り付けられている。モータシステム１０からの出力軸はギヤボックス５８を介してドリルチャック５６に連結されている。さらに、フレーム５２の把持部６０の下部にはモータシステム１０を駆動させるための充電池６２が着脱自在に取り付けられている。また、把持部６０の上端部前方には、トリガー式のスイッチ６４が設けられている。
【００２０】
（２）モータシステム１０の構成
次に、モータシステム１０の構成について図１〜図３に基づいて説明する。
【００２１】
モータシステム１０は、三相のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１２と、放熱器１４と配線基板１６とより構成されている。
【００２２】
（１−１）モータ１０の構成
モータ１０のモータケース１８は金属製の筒状であって、前端部と後端部にそれぞれブラケット１９，１９が設けられている。このモータケース１８の内部には、リング状の固定子２０が設けられている。この固定子２０は、鋼板を積層した固定子鉄心２２に絶縁層を介してコイル２４が巻回されている。このコイル２４の端部２５はモータケース１８の外部に引き出されている。なお、このモータ１０は三相のブラシレスＤＣモータであるため、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の少なくとも３本のコイル２４の端部２５が引き出されている。
【００２３】
この固定子２０の内周側には回転子２６が配されている。この回転子２６は、回転子鉄心２８内部にマグネット３０が挿入され、前端部及び後端部が合成樹脂製の蓋部３２，３２によって覆われている。また、回転子２６の中心部にはシャフト３４が貫通している。このシャフト３４はベアリング３６，３８によってモータケース１８の一対のブラケット１９，１９に回動自在に固定されている。
【００２４】
固定子２０の前方であって、モータケース１８の内部にはドーナツ型のセンサ基板４０が取り付けられている。このセンサ基板４０にはホールＩＣ４２が３個取り付けられ、回転子２６の位置を検出する。このセンサ基板４０からはセンサ用のコード４４が引き出されている。
【００２５】
モータ１０のモータケース１８から突出したシャフト３４の前端部は、前記したギヤボックス５８に連結されている。また、シャフト３４の後端部には放熱を促進するためのファン６８が取り付けられている。
【００２６】
（１−２）放熱器１４の構成
放熱器１４は、アルミニウム製であり、板状の放熱器基部４６から複数のフィン４８が上方に垂直にかつ平行に複数枚突出し、放熱器基部４６とフィン４８が一体成型されている。そして、この放熱器基部４６とモータケース１８とはネジ６６によって固定されている。
【００２７】
（１−３）配線基板１６の構成
配線基板１６には、モータ１２を駆動させるための駆動回路を構成するものであり、パワー回路と制御回路とからなる。インバータ回路を構成する電子部品はＦＥＴ７０、ダイオード等であり、このインバータ回路は大きな電流が流れているため以下ではパワー回路という。そして、このインバータ回路を制御する論理回路等のＩＣや、ホールＩＣ４２からの位置信号によって位置の検出を行う位置検出回路等を以下では制御回路という。この制御回路はパワー回路と異なり電流が流れる量が少ないため放熱量も少ない。
【００２８】
この配線基板１６の下面には、制御回路及びパワー回路を構成する全ての電子部品が下面に取り付けられている。即ち、パワー回路におけるＦＥＴ７０も配線基板１６の下面に取り付けられている。また、図３に示すようにＦＥＴ７０のランドパターン付近には、バイヤーを兼ねた放熱用貫通孔７１が複数開口している。
【００２９】
この配線基板１６の上面には、パワー回路と制御回路に関する電気配線を行う配線パターンが設けられている。
【００３０】
コイル２４の端部２５はコネクタ８０を介して配線基板１６に取り付けられている。センサ基板４０からのコード４４もコネクタ８２を介して配線基板１６に取り付けられている。
【００３１】
この配線基板１６は、放熱器基部４６の下面に、放熱シート９０を介して取り付けられている。この放熱シート９０は、伝熱性が高いシリコンゴム等によって形成されたシート状のものである。
【００３２】
配線基板１６の下面には、図３に示すように６個のＦＥＴ７０が取り付けられている。この６個のＦＥＴ７０のうち、３個のＦＥＴ７０が順番に並べられ、残りの３個のＦＥＴ７０も順番に並べられている。そして、各３個のＦＥＴ７０の下面側には、これらＦＥＴ７０を跨ぐようにバスパー用金属板７２が配されている。このバスパー用金属板７２は、銅板をコの字状に折曲したものであり、その両側にある支持部７４，７４は、配線基板１６に半田付けによって固定されている。そして、この半田付けされた両支持部７４，７４はバイヤーを兼ねた放熱用貫通孔７２を通して配線基板１６の上面側にある配線パターン７６と電気的に接続されている。即ち、このバスパー用金属板７２は、配線構造も兼ねている。
【００３３】
バスパー用金属板７２と、各ＦＥＴ７０との間には長方形状の放熱シート７８が介在し、ＦＥＴ７０とバスパー用金属板７２が接触している。この放熱シート７８は、熱をよく伝えることができると共に、バスパー用金属板７２とＦＥＴ７０との間を電気的に絶縁している。
【００３４】
（１−４）本実施形態の効果
上記実施形態のモータシステム１０において、６個のＦＥＴ７０が発熱しても、放熱シート７８を介してバスパー用金属板７２に熱が伝えられ、このバスパー用金属板７２から放熱を行うことができる。
【００３５】
また、ＦＥＴ７０は、ドレイン端子８４ソース端子８６ゲート端子８８の３この端子を有している。この中で、ドレイン端子８４とソース端子８６には大きな電流が流れる。そのため、このドレイン端子８４及びソース端子８６からもＦＥＴ７０の熱が伝わることとなる。これら端子８４，８６からの熱は、配線基板１６の上面側にある配線パターン７６に伝わり、さらにこの配線パターン７６からバスパー用金属板７２に伝わる。そして、このバスパー用金属板７２から放熱を行うことができるので、より放熱効果を上げることができる。
【００３６】
そして、上記したようにバスパー用金属板７２は、配線構造をも兼ねているため、このバスパー用金属板７２において大電流の配線構造を形成することができ、この部分の配線パターンを削減させることができるので、基板サイズを小型化することができる。
【００３７】
（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【００３８】
上記実施形態では、モータシステム１０を電動工具５０に使用したが、これ以外の電気機器に用いてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態ではブラシレスＤＣモータで説明したが、これ以外の誘導モータ等に適用してもよい。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、３個のＦＥＴ７０を跨ぐようにバスパー用金属板７２を設けたが、これに代えて、１個または２個、それ以上のＦＥＴ７０を跨ぐようにしてバスパー用金属板７２を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータシステムの縦断面図である。
【図２】図面の左半分がモータシステムの前面図であり、右側が後面図である。
【図３】ＦＥＴを取り付けた状態の配線基板の下面図である。
【図４】電動工具の側面図である。
【図５】従来のモータシステムの縦断面図である。
【図６】図面の左半分が従来のモータシステムの前面図であり、右側が後面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  モータシステム
１２  モータ
１４  放熱器
１６  配線基板
１８  モータケース
２４  コイル
４６  放熱器基部
４８  フィン
５０  電動工具
７０  ＦＥＴ
７２  バスバー用金属板
７４  支持部
７６  配線パターン
７８  放熱シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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