(57)【要約】【課題】駆動時における負荷駆動装置の放熱性の向上を図りながらノイズを抑制して負荷を一体化できるようにする。【解決手段】パッケージ１６の上面側には放熱フィンとして機能する放熱板１８が配設されているため、この放熱板１８の放熱部から熱が放出される。電気部品Ｙによるフィルタ回路Ｆはパッケージ１６に対して放熱板１８の配設側とは逆側に配設されているので、放熱板１８による放熱を妨げることはなく、効率良く放熱することができる。さらに、負荷駆動装置１１は負荷２の外側周辺に一体化されているので、小型化することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ等の負荷と、前記負荷のノイズを抑制するフィルタ回路と、前記負荷に通電して駆動する負荷駆動装置とを備えたものであって、
前記負荷駆動装置は、
前記負荷を駆動するための機能回路が内蔵され当該機能回路の放熱面を有する平板状のパッケージと、
このパッケージの放熱面上に配設された放熱板と、
前記パッケージに対する前記放熱板の配設側とは逆側に配設された電気部品による前記フィルタ回路とを有して一体に構成されており、
前記負荷駆動装置は、前記負荷の外側周辺に一体に配設されて構成されていることを特徴とする負荷一体型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動時における負荷駆動装置の放熱性の向上を図りながらノイズを抑制して小型化できるようにした負荷一体型駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータ等の負荷を駆動するため負荷駆動装置が設けられている。負荷駆動装置が、特に大きな電流を流す必要のあるモータ等の負荷を駆動する場合には、負荷駆動装置にも多大な電流が流れるため負荷駆動装置自身が発熱し、通常動作を維持するためには負荷駆動装置を冷却する必要がある。図１０（ａ）（ｂ）は、従来例の負荷およびその負荷駆動装置の配設関係を中心に示している。
【０００３】
例えばエアコン用の負荷駆動装置１の場合には、例えばモータ等の負荷２（図１１参照、ブロワユニット４に内蔵）に対して負荷駆動装置１を別体に設け、数十ｃｍ（約３０ｃｍ）長のハーネス３で相互に接続し、モータ等の負荷２により回転駆動されるファン（図示せず）で風を吹出し、ブロワユニット４側からエアコンユニット５側に送風する空気通路Ｓ近辺に負荷駆動装置１を配設することで、負荷駆動装置１を冷却している。このとき、駆動中にはモータ等の負荷２にブラシノイズ等のノイズが生じることで、他の回路系に悪影響が及ぼされることが懸念されるため、この悪影響を抑制する必要がある。そこで、図１１（ａ）または図１１（ｂ）に示すフィルタ内蔵負荷６，８を採用している。これは、負荷２側にコンデンサＣ１やＬＣフィルタ７によるフィルタ回路をノイズ抑制専用として内蔵し、略一体化して構成されるものである。尚、本発明の関連文献として、特許文献１に開示されている電気ノイズ抑制装置がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８６１１５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述した従来構成において、ノイズ抑制専用のフィルタ回路（コンデンサＣ１やＬＣフィルタ７）を固定するための固定用部品が負荷駆動装置１に対して別途必要になるとともに、この組付けコストが高くなり、近年のコスト削減要求の観点から考慮すると望ましくない。しかも近年の要求に従い、負荷駆動装置１および負荷２の小型化を試みたとしても、従来構成においては、ノイズ抑制専用のフィルタ回路のみが負荷２側に内蔵して略一体化して設けられているため、その機構上の設計的事項による変更では小型化することが難しく、しかも駆動時における負荷駆動装置１の放熱性を維持することも難しいとされてきた。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動時における負荷駆動装置の放熱性の向上を図りながらノイズを抑制して小型化することができる負荷一体型駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明によれば、負荷駆動装置は、駆動用の機能回路が内蔵されたパッケージと、パッケージに配設された放熱板と、負荷のノイズを抑制するフィルタ回路とを有して一体に構成され、しかも負荷駆動装置は負荷に対する外側周辺に一体に配設されて負荷一体型駆動装置を構成しているため、従来構成のように負荷および負荷駆動装置間をハーネスで接続することなく構成することができ、小型化を図ることができる。さらに、負荷の駆動用の機能回路が内蔵されたパッケージの放熱面上には、放熱板がフィルタ回路と逆側に配設されているので、放熱性の向上を図ることができる。しかも、負荷のノイズを抑制するフィルタ回路を設け、さらに負荷駆動装置を一体化して設けているので、ノイズを抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。尚、従来の技術および発明が解決しようとする課題欄で説明した同一構成部分については同一符号を付して説明する。
車両（例えば自動車）内には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すようなエアコンシステムＡが配設されている。このエアコンシステムＡにおいて、負荷一体型駆動装置１０は、負荷としてのモータ２および負荷駆動装置１１が一体化されて構成されており、モータ２の巻線に負荷駆動装置１１が電気的に接続されることで、負荷駆動装置１１がモータ２の巻線に通電しモータ２を駆動することでファン（図示せず）を回転駆動し、ブロワユニット４側から空気通路Ｓおよびエアコンユニット５を通じて送風するように構成されている。
【０００９】
図１は、負荷一体型駆動装置の構成を示しており、モータ，負荷駆動装置の構造、および負荷駆動装置を構成する電気部品Ｙの配設関係を中心に概略的に示している。
負荷一体型駆動装置１０のモータ２の軸方向外周周辺（外側周辺）には、モータ２および負荷駆動装置１１を固定するためのフランジ部１０ａが絶縁部材により設けられている。このフランジ部１０ａの平板部には負荷駆動装置１１が略一体に配設されている。
【００１０】
負荷駆動装置１１は、図１（ａ）（ｂ），図４および図５に示す構造で電気部品Ｙ等が配設されて構成されている。以下、この負荷駆動装置１１を構成する部品の配設関係を概略的に説明する。ケース１２の下面側には、有極性の電解コンデンサＣ３およびＣ４やチョークコイルとして機能する巻線コイルＬ３等，チップタイプの部品に比較して比較的大きなサイズの電気部品Ｙが配設されている。また、その電気部品Ｙの前方には、バッテリ電源接続用および外部からの指令受付用のコネクタ１４が配設されている。コネクタ１４は、車両内のバッテリＢ（図２参照）の電源接続用端子（＋Ｂ端子）Ｔ１や、グランド接続用のグランド端子Ｔ２や、図示しないＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）からの指令を受付ける制御信号入力端子Ｔ３を備えている。
【００１１】
また、ケース１２の内部には、図４に示すように、モータ２や各端子（ターミナル）Ｔ１〜Ｔ３および各電気部品Ｙ（Ｃ３，Ｃ４，Ｌ３）等を電気的に接続するための板条の配線部１５ａ〜１５ｄがケース１２の平板部に沿って固着されている。また、この配線部１５ａ〜１５ｄの上面側には、図１および図５に示すように、モールドされた駆動用のＩＣやチップタイプの部品等の回路が内蔵された平板状のパッケージ１６がケース１２の平板部に沿って配設されている。このパッケージ１６は、図５に示すように、当該パッケージ１６の長手方向端部から外部に向けて機能回路１７（電気的構成については図２参照）のリード線１７ａ〜１７ｄが引き出されて設けられており、それぞれ配線部１５ｂ〜１５ｄやモータ２に電気的に導通するように接続される。
【００１２】
また、このパッケージ１６は、図１（ａ）に示すように、上面側が機能回路１７の放熱面１６ａとして機能するように構成されており、電気部品Ｙは、この放熱面１６ａの配設側とは逆側に位置するようになっている。また、パッケージ１６の放熱面１６ａの上面側の板面上には、図１（ａ）に示すように、放熱フィンとして機能する放熱板１８が配設されており、放熱効率を向上させている。このようにして、負荷駆動装置１１は、各電気部品Ｙ（Ｃ３，Ｃ４，Ｌ３），コネクタ１４，配線部１５ａ〜１５ｄ，パッケージ１６やその機能回路１７により構成されている。
【００１３】
尚モータ２は、例えばＤＣモータにより構成されており、その上部側の軸部２ａにはファン（図示せず）が負荷駆動装置１１の上方に設けられている。このファンは図３（ｂ）の破線矢印方向に送風するように配設されている。
【００１４】
図２は、負荷駆動装置の電気的構成を示している。
パッケージ１６に内蔵される機能回路１７は、制御回路１９，この制御回路１９の制御信号に基づいてゲートが駆動されるトランジスタとしてのＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴのベアチップ（以下、ＭＯＳＦＥＴ２０と称する），およびファーストリカバリーダイオードのベアチップ（以下、ダイオード２１と称する）により構成されている。制御回路１９は、モールドされた駆動用のＩＣおよびチップタイプのノイズ除去用のコンデンサにより構成されており（何れも図示せず）、バッテリＢから巻線コイルＬ３を介して電源が供給されることにより動作し、ＥＣＵからの制御信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ２０のゲートを断続的に駆動する。具体的には制御回路１９は、ＰＷＭ信号によりＭＯＳＦＥＴ２０のゲートを駆動する。ダイオード２１は電流還流用（いわゆるフライホイールダイオード）に設けられている。
【００１５】
図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴ２０のソースは、リード線１７ａを介して配線部１５ｄに電気的に接続されており、またＭＯＳＦＥＴ２０のドレインは、ダイオード２１のカソードに接続されていると共に、リード線１７ｂおよび端子Ｔ４を介してモータ２の正側端子に接続されている（図４および図５も参照）。また、ダイオード２１のアノードは、リード線１７ｃおよび配線部１５ｂを介してグランド端子Ｔ２に接続されていると共に、端子Ｔ５を介してモータ２の負側端子に接続されている（図４および図５をも参照）。
【００１６】
このとき、図１（ｂ）に示すように、負荷駆動装置１１がモータ２の外部周辺のフランジ１０ａの平板部に設けられており、板条に設けられた端子Ｔ４およびＴ５が数ｃｍ（例えば２〜３ｃｍ）程度でモータの正側端子および負側端子に接続できるため、数十ｃｍ程度の長さのハーネス３で負荷駆動装置１および負荷２間を接続していた従来に比較して、モータ２のブラシノイズの外部への伝達が少なくなる。
【００１７】
さらに、これらのノイズの影響を低減するため電気部品Ｙ（Ｃ３，Ｃ４，Ｌ３等）によるフィルタ回路Ｆを設けている。電解コンデンサＣ３の正極性端子は、ＭＯＳＦＥＴ２０のソースに接続されており、電解コンデンサＣ３の負極性端子は配線部１５ｂを介してグランド端子Ｔ２に接続されている。また、巻線コイルＬ３の一方の端子は、配線部１５ｄを介して電解コンデンサＣ３の正極性端子に接続されていると共に、リード線１７ａを介してＭＯＳＦＥＴ２０のソースに接続されている。
【００１８】
また巻線コイルＬ３の他方の端子は配線部１５ａを介して電源端子（＋Ｂ端子）Ｔ１に接続されていると共に、電解コンデンサＣ４の正極性端子に接続されている。この電解コンデンサＣ４の負極性端子は、配線部１５ｂを介してグランド端子Ｔ２に接続されている。このようにして、機能回路１７とバッテリＢとの間に介在してπ型のＬＣローパスフィルタ回路Ｆが形成されている。
【００１９】
上記構成の作用および効果について説明する。
図示しないＥＣＵから制御回路１９に対して制御信号が与えられると、制御回路１９は、制御信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、この駆動信号をＭＯＳＦＥＴ２０のゲートに出力する。この場合、その駆動信号がゲートしきい値電圧より小さくなると、ＭＯＳＦＥＴ２０がオンになり、リード線１７ｂを介してモータ２に電流が流れる。そして、駆動信号が＋Ｂ［Ｖ］になるとＭＯＳＦＥＴ２０がオフになり、モータ２に流れていた電流はダイオード２１に還流する。尚、ＭＯＳＦＥＴ２０とダイオード２１はハイサイドスイッチを構成している。このとき、モータ２には実効的にＰＷＭのデューティ比に応じた大きさの電圧が印加される。ＭＯＳＦＥＴ２０とダイオード２１に電流が流れると熱損失が発生し、機能回路１７およびパッケージ１６の温度が上昇する。
【００２０】
このとき本実施形態では、パッケージ１６の上面側には放熱フィンとして機能する放熱板１８が配設されているため、この放熱板１８から熱が放出される。電気部品Ｙによるフィルタ回路Ｆは、パッケージ１６に対して放熱板１８の配設側とは逆側に配設されているので、放熱板１８による放熱を妨げることはなく、効率良く放熱することができる。また、モータ２により駆動されるファン（図示せず）による風が放熱板１８に気流を生じるように構成されていると、さらに効率良く放熱することができる。
【００２１】
機能回路１７とバッテリＢとの間に介在するようにＬＣローパス型のフィルタ回路Ｆを設け、モータ２と機能回路１７との間の距離を数ｃｍ程度に構成したので、モータ２を駆動する際に生じるブラシノイズ等のノイズを抑制することができ、バッテリＢに接続される他回路に与える悪影響を極力低減することができる。また、モータ２の外側に設けられたモータ２のフランジ部１０ａの平板部に固定されているため、小型化を達成することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態の説明を示すものである。第２の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、フィルタ回路Ｆを構成する巻線コイルＬ３を、電源側に接続するのに代えてグランド側に接続しているところにある。尚、配線部１５ａ〜１５ｄの配線状態については説明を省略する。このようにグランド側に巻線コイルＬ３を構成した負荷一体型駆動装置３０においても、ノイズ低減に寄与する作用効果については第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
【００２３】
（第３の実施形態）
さらに、第３の実施形態について、図７を参照しながら説明する。第３の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１の実施形態ではハイサイド駆動しているのに対して、第３の実施形態ではロウサイド駆動しているところにある。機能回路３２は、制御回路３３，この制御回路３３からゲートに制御信号が与えられるＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ３４，および還流用のダイオード３５から構成されている。また、電解コンデンサＣ３およびＣ４並びに巻線コイルＬ３によりπ型のローパスフィルタ回路Ｆが機能回路３２とバッテリＢとの間に構成されており、第１の実施形態と同様にモータ２のブラシノイズ等のノイズがバッテリＢ側に伝達されなくなる。第１の実施形態の説明に代えて詳述説明を省略するが、ＭＯＳＦＥＴ３４およびダイオード３５がロウサイドスイッチとして機能し、負荷一体型駆動装置３６によりモータ２が駆動される。この場合にも第１もしくは第２の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
【００２４】
（他の実施形態）
本発明は、上述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような変形もしくは拡張が可能である。
ハイサイドスイッチのＭＯＳＦＥＴ２０を、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成しても良い。
図８や図９に示すように、巻線コイルＬ３を、モータ２とダイオード２１や３５との間に介在するように結線を変更して負荷一体型駆動装置３７，３８を構成しても良い。
尚、本願出願人により出願された特願２００２−３０６０１８に記載されているように、ＭＯＳＦＥＴ２０およびダイオード２１の半導体構造を１つのアイランドにマウントする技術を採用することで、さらに放熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す構造図（（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図）
【図２】電気的構成図
【図３】負荷駆動装置と負荷の配設関係図（（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図）
【図４】ターミナル配線構造図
【図５】パッケージの配設位置を概略的に示す図
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図２相当図
【図７】本発明の第３の実施形態を示す図２相当図
【図８】本発明の他の実施形態を示す図２相当図
【図９】本発明の他の実施形態を示す図２相当図
【図１０】従来例を示す図３相当図
【図１１】従来例を示す負荷側の電気的構成図
【符号の説明】
２はモータ（負荷）、１０，３６〜３８は負荷一体型駆動装置、１１は負荷駆動装置、１６はパッケージ、１６ａは放熱面、１８は放熱板、Ｃ３，Ｃ４は電解コンデンサ、Ｆはフィルタ回路、Ｌ３は巻線コイル、Ｙは電気部品である。
【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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