(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（２）の励磁コイル（７）に供給する駆動電流の方向を切り換えるスイッチング素子（４１）が押圧部材（６０）によってヒートシンク（７０）に圧接された状態で電気回路基板（４０）に実装され、この電気回路基板（４０）にロータ（３）の回転を制御するための制御回路（３２）が形成されているブラシレスモータにおいて、
前記ヒートシンク（７０）は、放熱フィン（７１）が設けられた放熱部（７２）と、この放熱部（７２）の左右両端部から立設された一対の支持脚（７３）とを有し、この一対の支持脚（７３）の下端部を前記電気回路基板（４０）上に当接させて、前記電気回路基板（４０）上に配設されていると共に、
前記押圧部材（６０）は、前記ヒートシンク（７０）の放熱部（７２）と対向する押圧部（６１）と、この押圧部（６１）の左右両端部から立設された一対の位置決め片（６２）と、当該押圧部材（６０）を前記ヒートシンク（７０）に連結するための連結片（６３ａ），（６３ｂ）とを有し、前記連結片（６３ａ），（６３ｂ）によって前記ヒートシンク（７０）に連結された状態で、前記押圧部（６１）と前記ヒートシンク（７０）の放熱部（７２）との間に配設された前記スイッチング素子（４１）を前記押圧部（６１）により押圧して、このスイッチング素子（４１）を前記放熱部（７２）に圧接させると共に、前記一対の位置決め片（６２）を前記電気回路基板（４０）に設けられた貫通孔（４９）に挿通させることで、当該押圧部材（６０）及び前記ヒートシンク（７０）の前記電気回路基板（４０）に対する位置決めが図られていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記一対の位置決め片（６２）には、前記押圧部材（６０）及び前記ヒートシンク（７０）を前記電気回路基板（４０）に対して固定するための固定手段（６７）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記固定手段（６７）は、前記電気回路基板（４０）の貫通孔（４９）内から前記位置決め片（６２）の周囲に亘って充填されるはんだを保持する構造とされていることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の空気調和装置等に使用されるブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の空気調和装置等に使用されるブラシレスモータは、一般に、ステータに設けられた励磁コイルに供給する駆動電流の切り換えを行ってロータの回転を制御するための制御回路を備えている。このような制御回路は、所定の配線パターンがパターニング形成された電気回路基板に、駆動電流の方向を切り換えるためのスイッチング素子等の電気回路部品が実装されてなるものが一般的である。
【０００３】
このような制御回路を備えるブラシレスモータとしては、例えば、特開２０００−３２７２９号公報にて開示されるものが提案されている。このブラシレスモータでは、図１９に示すように、電気回路基板１００に実装されるスイッチング素子１０１がヒートシンク１０２に圧接されており、スイッチング素子１０１から発生する熱が、ヒートシンク１０２によってブラシレスモータの外部に放熱されるようになっている。
【０００４】
詳述すると、ヒートシンク１０２は、多数の放熱フィン１０３が設けられた放熱部１０４とスイッチング素子１０１が圧接される支持脚１０５とを有し、この支持脚１０５がビス１０６等の固定手段によって電気回路基板１００に固定されることで、電気回路基板１００上に支持されるようになっている。そして、電気回路基板１００に端子部１０１ａが半田付けされたスイッチング素子１０１が、電気回路基板１００に取り付けられた押圧部材１０７によってヒートシンク１０２の支持脚１０５側に押圧されることによってこの支持脚１０５に圧接し、スイッチング素子１０１から発生する熱が、この支持脚１０５を介して放熱フィン１０３に伝達されて、放熱フィン１０３からブラシレスモータの外部に放熱されるようになっている。
【０００５】
このブラシレスモータでは、以上のように、発熱量の多いスイッチング素子１０１からの熱をヒートシンク１０２を用いて当該ブラシレスモータの外部に放熱することで、スイッチング素子１０１からの熱が電気回路基板１００に形成された制御回路に悪影響を及ぼすといった不都合を防止するようにしている。
【０００６】
また、このブラシレスモータでは、電気回路基板１００に取り付けられた押圧部材１０７の押圧力によってスイッチング素子１０１をヒートシンク１０２に圧接する構造としているので、スイッチング素子１０１の取付作業を極めて効率的に行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
【０００７】
ところで、スイッチング素子から発生する熱をヒートシンクを用いてブラシレスモータの外部に放熱する場合、良好な放熱効率を得るためには、スイッチング素子をできるだけ放熱フィンに近い位置に圧接させることが望ましい。上述したブラシレスモータにおいても、スイッチング素子１０１がより放熱フィン１０３に近い位置に圧接されていれば、スイッチング素子１０１から発生する熱の放熱効率を更に良好なものとすることが可能となる。
【０００８】
このような見識に基づき、ヒートシンクの放熱フィンに近い位置にスイッチング素子を圧接させるものとして、図２０に示すようなスイッチング素子の取付構造が提案されている。
【０００９】
この図２０に示す例では、ヒートシンク２００は、多数の放熱フィン２０１を有する放熱部２０２の左右両端部から一対の支持脚２０３が立設された門型に形成されており、このヒートシンク２００の一対の支持脚２０３間に電気回路基板２０４が挟持された構造となっている。なお、図２０は、ヒートシンク２００の一方の支持脚２０３の近傍を拡大して示している。
【００１０】
また、この例では、押圧部材２０５もヒートシンク２００に対応した門型に形成されており、ヒートシンク２００の放熱部２０２と対向する押圧部２０６の左右両端部に脚部２０７が設けられ、その下端側が電気回路基板２０４に設けられた貫通孔２０８に挿通されて、電気回路基板２０４の下方にてヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部と係合するようになっている。
【００１１】
そして、押圧部材２０５の脚部２０７の下端側とヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部とが係合した状態で、電気回路基板２０４に端子部２０９ａが半田付けされたスイッチング素子２０９が、押圧部材２０５の押圧部２０６とヒートシンク２００の放熱部２０２との間に配設されることで、このスイッチング素子２０９が、押圧部２０６の押圧力を受けて放熱部２０２に圧接されるようになっている。
【００１２】
この例では、スイッチング素子２０９がヒートシンク２００の放熱フィン２０１に極めて近い位置に圧接するので、スイッチング素子２０９から発生する熱が放熱フィン２０１へと効率よく伝達され、良好な放熱効率が得られることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気回路基板に実装されるスイッチング素子等の電気部品は、はんだ付けにより電気回路基板に固定され、電気的に接続される。このような電気部品のはんだ付けは、例えば、フローはんだ方式と呼ばれる方法により行われる。フローはんだ方式は、はんだ槽から噴流し循環する溶融はんだに電気回路基板の下面側を接触させて電気回路基板の所定の箇所に溶融はんだを付着させ、この電気回路基板に付着した溶融はんだを固化させて電子部品をはんだ付けする方式である。
【００１４】
ここで、このようなフローはんだ方式により電子部品を電気回路基板にはんだ付けする際、図２０に示した構造でスイッチング素子からの熱を放熱するようにしている場合には、次のような問題が生じる。すなわち、図２０に示した構造では、ヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部が、電気回路基板２０４の下面よりも更に下方に突出するようになっているので、はんだ槽から噴流し循環する溶融はんだに電気回路基板２０４の下面側を接触させたときに、ヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部も溶融はんだに接触することになる。そして、この支持脚２０３の下端部に不要なはんだが付着し、この不要なはんだが支持脚２０３の下端部に付着した状態で冷却され固化してしまう場合がある。
【００１５】
このようにヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部に不要なはんだが付着して固化した場合には、このはんだを取り除く作業が必要となり、作業工数の増加を招いてしまう。また、取り除いたはんだの破片が電気回路基板２０４上に付着した場合には、電気回路基板２０４に形成された制御回路に誤動作を生じさせてしまう場合がある。
【００１６】
ヒートシンク２００の支持脚２０３の下端部に不要なはんだが付着しないようにするには、この支持脚２０３の下端部にマスキングを施すことも考えられるが、この場合には、マスキングを施す作業が必要で作業工数の増加を招くことになり、また、マスキング部材を別途用意する必要があるので、コストアップにつながる。
【００１７】
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、ヒートシンクに不要なはんだを付着させることなく、スイッチング素子からの熱を適切に外部に放熱できる構造のブラシレスモータを提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ステータの励磁コイルに供給する駆動電流の方向を切り換えるスイッチング素子が押圧部材によってヒートシンクに圧接された状態で電気回路基板に実装され、この電気回路基板にロータの回転を制御するための制御回路が形成されているブラシレスモータにおいて、前記ヒートシンクは、放熱フィンが設けられた放熱部と、この放熱部の左右両端部から立設された一対の支持脚とを有し、この一対の支持脚の下端部を前記電気回路基板上に当接させて、前記電気回路基板上に配設されていると共に、前記押圧部材は、前記ヒートシンクの放熱部と対向する押圧部と、この押圧部の左右両端部から立設された一対の位置決め片と、当該押圧部材を前記ヒートシンクに連結するための連結片とを有し、前記連結片によって前記ヒートシンクに連結された状態で、前記押圧部と前記ヒートシンクの放熱部との間に配設された前記スイッチング素子を前記押圧部により押圧して、このスイッチング素子を前記放熱部に圧接させると共に、前記一対の位置決め片を前記電気回路基板に設けられた貫通孔に挿通させることで、当該押圧部材及び前記ヒートシンクの前記電気回路基板に対する位置決めが図られていることを特徴としている。
【００１９】
この請求項１に記載のブラシレスモータでは、制御回路のスイッチング素子の動作によって、ステータの励磁コイルに供給する駆動電流の方向が切り換えられ、ロータの回転が制御される。このとき、スイッチング素子は動作に伴って熱を発生させるが、スイッチング素子が押圧部材の押圧部により押圧されてヒートシンクの放熱部に圧接されているので、スイッチング素子の動作に伴って発生する熱は、放熱部に設けられた放熱フィンに効率よく伝達されてこの放熱フィンから外部に放熱されることになる。
【００２０】
ここで、ヒートシンクは、一対の支持脚の下端部を電気回路基板上に当接させて、電気回路基板上に配設されている。そして、押圧部材は、連結片によりヒートシンクに連結されてスイッチング素子をヒートシンク側に押圧した状態で、一対の位置決め片が電気回路基板に設けられた貫通孔に挿通されている。これにより押圧部材及びこれに連結されたヒートシンクの電気回路基板に対する位置決めが図られている。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記一対の位置決め片には、前記押圧部材及び前記ヒートシンクを前記電気回路基板に対して固定するための固定手段が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項２に記載のブラシレスモータでは、押圧部材及びこれに連結されたヒートシンクが、押圧部材の一対の位置決め片に設けられた固定手段によって、電気回路基板に対して固定されることになる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のブラシレスモータにおいて、前記固定手段が、前記電気回路基板の貫通孔内から前記位置決め片の周囲に亘って充填されるはんだを保持する構造とされていることを特徴としている。
【００２４】
この請求項３に記載のブラシレスモータでは、押圧部材の一対の位置決め片に設けられた固定手段が、電気回路基板の貫通孔内から位置決め片の周囲に亘って充填されるはんだを保持することで、押圧部材及びこれに連結されたヒートシンクが電気回路基板に対して固定されることになる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ヒートシンクが支持脚の下端部を電気回路基板上に当接させて電気回路基板上に配設され、このヒートシンクの支持脚の下端側が電気回路基板の下方に突出しない構造となっているので、フローはんだ方式により電気回路基板の下面側にはんだを付着させたときに、ヒートシンクの支持脚の下端側に不要なはんだが付着する不都合を有効に抑制することができる。したがって、この請求項１に記載の発明によれば、不要なはんだを取り除く作業等の繁雑な作業を不要とすることができると共に、取り除いたはんだの破片が電気回路基板上に付着して制御回路の誤動作を招いてしまうといった問題を未然に回避することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、押圧部材及びこれに連結されたヒートシンクを電気回路基板に対して位置決めしながら固定することができるので、これら押圧部材及びヒートシンクの取付作業を極めて効率的に行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明よれば、電気回路基板の貫通孔内から位置決め片の周囲に亘って充填されたはんだが押圧部材の一対の位置決め片に設けられた固定手段によって保持されて、押圧部材及びこれに連結されたヒートシンクが電気回路基板に対して固定されるので、押圧部材の材料としてはんだ付着性が良好でないものを用いた場合であっても、押圧部材及びヒートシンクを電気回路基板に対して適切に固定することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明を適用したブラシレスモータの一例を図１に示す。この図１に示すブラシレスモータ１は、例えば、自動車用空気調和装置のブロアユニットに使用されるものであって、回路保護ケース２０にステータ２が固定され、このステータ２にロータ３が回転可能に支持された構造で、三相２極巻線式のものとなっている。
【００３０】
ステータ２は、回路保護ケース２０に取り付けられたハウジング４と、このハウジング４の外周側に固定されたコア５と、このコア５に組み付けられた上下一対の電気絶縁体６ａ，６ｂと、これらの電気絶縁体６ａ，６ｂを介してコア５に巻回された３つの励磁コイル７とを備えている。
【００３１】
ハウジング４は、例えばアルミニウム等が略円柱状に成形されてなり、その下端部には、外周側に突出するフランジ部４ａが設けられている。ハウジング４は、この下端部に設けられたフランジ部４ａが、防振ゴム８を介在させて、合成樹脂製の回路保護ケース２０にビス止めされることで、回路保護ケース２０に固定されている。
【００３２】
コア５は、金属薄板が積層されてなるものであり、ハウジング４の外周側に固着されている。そして、このコア５に、上下一対の電気絶縁体６ａ，６ｂを介して、３つの励磁コイル７が巻回されている。これら３つの励磁コイル７は、回路保護ケース２０内に設けられた駆動制御回路３０から駆動電流が供給されることで、ステータ２に磁界を発生させる。
【００３３】
ロータ３は、上下一対の軸受け部９ａ，９ｂを介してハウジング４に回転可能に支持されたモータシャフト１０と、このモータシャフト１０の先端側に固定されたヨーク１１と、ヨーク１１の内周側に貼着された４つの永久磁石１２とを備えている。
【００３４】
モータシャフト１０は、上下一対の軸受け部９ａ，９ｂを介してハウジング４に回転可能に支持され、上方に突出する先端部には、例えば送風用のシロッコファンが取り付けられるようになっている。また、モータシャフト１０の基端側は回路保護ケース３０の内部に挿通されて、その端部に、ロータ３の回転位置を検出するためのセンサマグネット１３が取り付けられている。このセンサマグネット１３は、ヨーク１１の内周側に貼着された４つの永久磁石１２に対応した４つの着磁領域を有しており、各着磁領域が、その領域に対応する永久磁石１２と同極に着磁されている。
【００３５】
ヨーク１１は、金属材料がすり鉢状に成形されてなるものであり、その先端部がモータシャフト１０の先端側に固定されて、コア５の外周側を覆っている。このヨーク１１の内周側に、ステータ２からの磁界との相互作用によりロータ３に回転力を生じさせるための４つの永久磁石１２が、コア５の外周側と僅かな隙間を存して対向し、互いに逆極性の永久磁石１２が隣り合うように略等間隔に配設されている。
【００３６】
回路保護ケース２０は、上下一対のアッパーケース２１及びロアケース２２が組み合わされてなるものであり、その内部には、ステータ２の複数の励磁コイル７に駆動電流を供給するための駆動制御回路３０が収納されている。この駆動制御回路３０は、供給電力からサージを除去するフィルタ回路３１と、このフィルタ回路３１を通過して励磁コイル７に供給される駆動電流の方向を所定時期に切り換えて、ロータ３の回転を制御するための制御回路３２とを備えている。
【００３７】
この駆動制御回路３０のうちで、供給電力からサージを除去するためのフィルタ回路３１は、図１乃至図３に示すように、回路保護ケース２０の内部に固定された合成樹脂製のインナーケース３３に形成されている。なお、図２は、駆動制御回路３０の全体を上面側から見た様子を示す平面図であり、図３は、駆動制御回路３０の全体を下面側から見た様子を示す平面図である。
【００３８】
インナーケース３３には、金属薄板が打ち抜き加工されてなる配線用バスバー３４がインサート成形によって組み付けられて配線パターンとされていると共に、所定の箇所に電解コンデンサ３５やコモンモードチョークコイル３６、バリスタ３７等の電気部品が取り付けられ、配線パターンに接続されている。そして、これらインナーケース３３に取り付けられた配線用バスバー３４や電気部品によりフィルタ回路３１が構成されている。
【００３９】
このフィルタ回路３１が形成されたインナーケース３３は、アッパーケース２１の頂壁に垂設された取付ボス部にビス固定されて、回路保護ケース２０内の所定の位置に配置されている。
【００４０】
一方、駆動制御回路３０のうちで、ロータ３の回転を制御するための制御回路３２は、インナーケース３３の上方に位置して回路保護ケース２０の内部に固定された電気回路基板４０上に形成されている。
【００４１】
電気回路基板４０には、所定の配線パターンがパターニング形成されていると共に、フィルタ回路３１を通過してステータ５の励磁コイル７に供給される駆動電流の方向を切り換えるスイッチング素子４１やこのスイッチング素子４１の切り換えタイミングを制御する制御ＩＣ４２、センサマグネット１３と協働してロータ３の回転位置を検出するホール素子４３、電解コンデンサ４４等の電気部品が実装されている。そして、これら電気回路基板４０上の配線パターンや電気部品により制御回路３２が構成されている。
【００４２】
この制御回路３２が形成された電気回路基板４０は、インナーケース３３の上方に配設され、このインナーケース３３を介してアッパーケース２１に固定されている。そして、この電気回路基板４０の所定の位置に、インナーケース３３に組み付けられた配線用バスバー３４の所定部位が上方へ折曲されて半田付けされることで、フィルタ回路３１と制御回路３２とが電気的に接続されている。また、フィルタ回路３１は、インナーケース３３に組み付けられた接続用バスバー４５及びアッパーケース２１を貫通して立設されたターミナルピン４６を介してステータ２の励磁コイル７に電気的に接続されており、駆動制御回路３０からの駆動電流が励磁コイル７に供給されるようになっている。
【００４３】
ところで、この制御回路３２は、モータシャフト１０の基端部に取り付けられたセンサマグネット１３からの磁界を３つのホール素子４３により検出し、このホール素子４３からの検出信号に基づいて制御ＩＣ４２がスイッチング素子４１の切り換えタイミングを制御することで、ロータ３の回転を制御するようにしている。すなわち、センサマグネット１３は、上述したようにロータ３の４つの永久磁石１２に対応して、隣接する領域が互いに逆極性に着磁された４つの着磁領域を有しており、ロータ３の回転に同期して回転するようになっている。したがって、このセンサマグネット１３からの磁界を各ホール素子４３により検出することで、ロータ３の回転位置が検出されることになる。制御回路３２では、このロータ３の回転位置を示す各ホール素子４３からの検出信号に基づいて、制御ＩＣ４２がスイッチング素子４１の切り換えタイミングを制御することで、ロータ３の回転を適切に制御するようにしている。
【００４４】
ここで、各ホール素子４３から制御ＩＣ４２に供給される検出信号は、一般に１００ｍＶ前後と極めて微弱な電圧値となっている。したがって、各ホール素子４３からの検出信号は外乱電磁波の影響を受けやすく、このような外乱電磁波の影響をいかに抑制するかがロータ３の回転制御を高精度に行う上での重要な課題となっている。
【００４５】
ホール素子４３からの検出信号に対する外乱電磁波の影響を抑制するには、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶプラス側及びマイナス側の一対の配線パターン間の距離をできるだけ短くすることが有効である。すなわち、プラス側及びマイナス側の一対の配線パターン間の距離が大きいと、外乱電磁波が発生したときに、プラス側とマイナス側とで信号に重畳するノイズが不均一となり、ゼロクロスに変動が生じて検出誤差を生じさせてしまうことになる。このような外乱電磁波に起因するホール素子４３の検出誤差を抑制するには、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶプラス側及びマイナス側の一対の配線パターン間の距離をできるだけ短くし、外乱電磁波が発生したときに信号に重畳されるノイズをプラス側とマイナス側とで均一にすることが望ましい。
【００４６】
そこで、ブラシレスモータ１においては、電気回路基板４０に形成される配線パターンの中で、各ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ配線パターンの引き回しを特に優先的に行うようにして、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶプラス側及びマイナス側の一対の配線パターン間の距離が１ｍｍ未満となるようにしている。そして、これらプラス側及びマイナス側の一対の配線パターン間の距離が変動しないように、これら一対の配線パターンを、図４及び図５に示すように、互いに平行な状態で引き回すようにしている。なお、図４は、電気回路基板４０の要部を下面側から見た様子を示す平面図であり、図５は、電気回路基板４０の要部を上面側から見た様子を示す平面図である。この図４中のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１で示す点は、スルーホールを介して図５中のＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２で示す点とそれぞれ接続されている。
【００４７】
また、ホール素子４３からの検出信号に対する外乱電磁波の影響を抑制するには、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ一対の配線パターンの長さをできるだけ短くすることが有効である。すなわち、これら一対の配線パターンの長さを短くすればそれだけ外乱電磁波を受ける範囲が小さくなり、検出信号にノイズが重畳しにくくなる。
【００４８】
そこで、ブラシレスモータ１においては、電気回路基板４０に形成される配線パターンの中で、各ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ配線パターンの引き回しを特に優先的に行うようにして、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを最短距離で結ぶようにしている。
【００４９】
また、ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ一対の配線パターン間に他の配線パターンを介在させないようにすることも、ホール素子４３からの検出信号に対する外乱電磁波の影響を抑制する上で非常に有効である。そこで、ブラシレスモータ１においては、電気回路基板４０に形成される配線パターンの中で、各ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ配線パターンの引き回しを特に優先的に行うようにして、これら一対の配線パターン間に他の配線パターンが介在しないようにしている。
【００５０】
また、ホール素子４３と制御ＩＣ４２との間には、ホール素子４３からの検出信号に重畳したノイズを低減するためのコンデンサ４７が設けられることになるが、このノイズ低減用のコンデンサ４７を有効に機能させて各ホール素子４３からの検出信号に重畳したノイズを効果的に低減させるためには、このノイズ低減用のコンデンサ４７が、各ホール素子４３と制御ＩＣ４２との中間位置近傍に配置されることが望ましい。そこで、ブラシレスモータ１においては、各ホール素子４３と制御ＩＣ４２とを結ぶ配線パターンの引き回しを優先させた上で、可能な限り各ホール素子４３と制御ＩＣ４２との中間位置に近い位置にノイズ低減用のコンデンサ４７を配置するようにしている。
【００５１】
ブラシレスモータ１では、以上のように、ホール素子４３からの検出信号に対する外乱電磁波の影響を抑制するための様々な対策が施されているので、制御ＩＣ４２が各ホール素子４３からの検出信号に基づいてスイッチング素子４１の切り換えタイミングを適切に制御することができ、ロータ３の回転動作を極めて高精度に制御することができる。また、外乱電磁波の影響を抑制するために別途特別な部品を用いる必要がないので、部品点数の増加を招くこともない。さらに、ホール素子４３として特に検出感度が大きいものを用いる必要がないので、部品コストを増加させることなく、適切な回転制御が可能となる。
【００５２】
ステータ２の励磁コイル７に供給する電流の方向を切り換えるためのスイッチング素子４１としては、例えば、図６に示すような露出タイプのＭＯＳ型電解効果トランジスタが用いられている。この露出タイプの電解効果トランジスタは、樹脂成形部５０からリードフレーム５１が露出するようになっており、放熱性の向上が図られている。なお、スイッチング素子４１としては、例えば、リードフレーム５１が被覆された被覆成形タイプの電解効果トランジスタ等、他の構成のものを用いるようにしてもよい。
【００５３】
スイッチング素子４１の端子部５２は、その中途部にて略直角に折り曲げられて、その先端部が電気回路基板４０の所定の位置にはんだ付けされている。また、スイッチング素子４１の樹脂成形部５０は、電気回路基板４０に固定された押圧部材６０によって押圧され、この樹脂成形部５０から露出するリードフレーム５１が、押圧部材６０と連結されて電気回路基板４０上に固定されたヒートシンク７０に圧接されている。なお、スイッチング素子４１とヒートシンク７０との間には図示しない絶縁放熱シートが設けられて、これらの間での電気的絶縁状態が確保されており、スイッチング素子４１から発生した熱のみがこの絶縁放熱シートを介してヒートシンク７０に伝達されるようになっている。
【００５４】
ヒートシンク７０は、図７及び図８に示すように、熱伝導性の良好な材料が門型に成形されてなるものであり、多数の放熱フィン７１が設けられた横長の放熱部７２と、この放熱部７２の左右両端部から立設された一対の支持脚７３とを有している。一対の支持脚７３の相対向する内面側には、当該ヒートシンク７０に対するスイッチング素子４１の位置ずれを抑制するための位置規制用突起７４と、当該ヒートシンク７０と押圧部材６０との連結を図るための係合突起７５とが、それぞれ内方側へ突出するように形成されている。
【００５５】
押圧部材６０は、板バネ材が所定の形状に打ち抜き加工され所定の箇所が折り曲げられてなるものであり、図９乃至図１１に示すように、ヒートシンク７０の放熱部７２に対応して横長に形成された押圧部６１と、この押圧部６１の左右両端部から立設された一対の位置決め片６２と、位置決め片６２の側方から外方に向かって張り出すように設けられた連結片６３ａ，６３ｂとを有している。
【００５６】
押圧部６１には、スイッチング素子４１の数に対応した複数のバネ片６４が所定間隔を存して横方向に並ぶように設けられている。これらバネ片６４は、押圧部６１を構成する板バネ材が上方へ向かって折り曲げられてなるものであり、スイッチング素子４１を上方へ押圧する機能を有している。また、押圧部６１には、隣り合うバネ片６４の間に位置して、バネ片６４上に配置されるスイッチング素子４１の位置を規制するための位置規制片６５が設けられている。また、押圧部６１の長手方向の端縁は、上方へ向かって折り曲げられて、バネ片６４上に配置されたスイッチング素子４１の前面側と後面側とを囲む立ち上がり壁６６とされている。押圧部６１は、この立ち上がり壁６６が設けられることで、その剛性が高められている。また、この立ち上がり壁６６は、スイッチング素子４１からのノイズをシールドするシールド板としても機能する。
【００５７】
押圧部材６０は、図１２に示すように、押圧部６１のバネ片６４にてスイッチング素子４１を支持した状態で、この押圧部６１をヒートシンク７０の放熱部７１に対向させて、ヒートシンク７０の内方、すなわち、一対の支持脚７３及び放熱部７１に囲まれた領域に配置されている。そして、押圧部材６０は、押圧部６１の左右両端部から外方に向かって張り出すように形成された連結片６３ａ，６３ｂの先端部をヒートシンク７０の一対の支持脚７３に設けられた係合突起７５に係合させることで、ヒートシンク７０に連結されている。このように押圧部材６０とヒートシンク７０とが連結した状態においては、押圧部６１に設けられたバネ片６４は下方に向かって弾性変位しており、その弾撥力によってスイッチング素子４１をヒートシンク７０の放熱部７１側に押圧付勢している。これにより、スイッチング素子４１がヒートシンク７０の放熱部７１に圧接された状態となっている。
【００５８】
ヒートシンク７０は、図１３乃至図１５に示すように、押圧部材６０が連結された状態で一対の支持脚７３の下端部を電気回路基板４０上に当接させて、電気回路基板４０上に配置されている。このとき、放熱部７２に設けられた放熱フィン７１は、アッパーケース２１に設けられた開口部２１ａから回路保護ケース２０の外部に露出されている。また、ヒートシンク７０に連結された押圧部材６０は、押圧部６１の左右両端部から立設された一対の位置決め片６２を電気回路基板４０に設けられたスルーホール４９に挿通させている。これにより、押圧部材６０及びヒートシンク７０の電気回路基板４０に対する位置決めが図られている。
【００５９】
電気回路基板４０のスルーホール４９に挿通されることで電気回路基板４０の下面側に位置することになる押圧部材６０の一対の位置決め片６２の先端側には、当該押圧部材６０及びヒートシンク７０を電気回路基板４０に対して固定するための固定手段６７がそれぞれ設けられている。この固定手段６７は、例えば図１２に示したように、位置決め片６２の一部にコ字状の切り込み溝が形成され、この切り込み溝にて囲まれた領域が斜め上方へ向かって折り曲げられてなるものであり、この斜め上方に折り曲げられた部分にて、電気回路基板４０の下面側にはんだを付着させる際にこの電気回路基板４０に設けられたスルーホール４９内からその近傍に位置する位置決め片６２の周囲に亘って充填されるはんだを保持する構造とされている。
【００６０】
すなわち、押圧部材６０及びヒートシンク７０は、電気回路基板４０の下面側にはんだを付着させる際に、スルーホール４９内及びその近傍に充填されるはんだが押圧部材６０の位置決め片６２の先端側に設けられた固定手段６７によって保持され、この固定手段６７によって保持されたはんだが固化することによって、電気回路基板４０に対して位置決めされた状態で固定されることになる。また、以上のように位置決め片６２に形成された切り込み溝に囲まれた領域が斜め上方に折り曲げられてなる固定手段６７は、はんだが充填される前の状態においては、その折り曲げられた部分を電気回路基板４０の下面側に干渉させることで、押圧部材６０及びヒートシンク７０の電気回路基板４０からの脱落を防止する機能も有している。
【００６１】
本発明を適用したブラシレスモータ１では、以上のような取付構造によって、押圧部材６０及びヒートシンク７０を電気回路基板４０に対して位置決めしながら固定することが可能とされているので、これら押圧部材６０及びヒートシンク７０の取付作業を極めて効率的に行うことができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、スルーホール４９内及びその近傍に充填されたはんだが、押圧部材６０の位置決め片６２の先端側に設けられた固定手段６７によって保持され固化することになるので、押圧部材６０の材料として、例えばステンレス鋼板等のようにはんだ付着性が良好でないものを用いた場合であっても、押圧部材６０及びヒートシンク７０を電気回路基板４０に対して適切に固定することができる。
【００６２】
更に、以上のような取付構造によって押圧部材６０及びヒートシンク７０の取り付けを行うようにすれば、押圧部材６０やヒートシンク７０の形状を極めて簡単なものとし、また、押圧部材６０やヒートシンク７０を軽量化して、製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【００６３】
なお、固定手段６７の形状は、図１２に例示したものに限定されるものではなく、電気回路基板４０に設けられたスルーホール４９内からその近傍に位置する位置決め片６２の周囲に亘って充填されるはんだを保持する構造とされていれば、どのような形状であってもよい。例えば、位置決め片６２のスルーホール４９内に位置する部分に切り欠き部や凹部、貫通孔等を設け、スルーホール４９内に充填されたはんだをこれら切り欠き部や凹部、貫通孔等によって位置決め片６２の周囲に回り込ませるようにしてもよい。この場合、これら切り欠き部や凹部、貫通孔等が固定手段６７として機能して、スルーホール４９内及びその周囲のはんだが保持されることになる。
【００６４】
また、図１６に示すように、位置決め片６２の幅方向の左右両端部に切り込み溝を形成し、この切り込み溝が形成された部分を斜め上方へ向かって折り曲げて、これを固定手段６７としてもよい。
【００６５】
ところで、この種の電気回路基板４０に対する電気部品のはんだ付けは、一般に、フローはんだ方式と呼ばれる方法によって行われる。このフローはんだ方式は、図１７に示すように、はんだ槽８０から噴流し循環する溶融はんだに、コンベア８１にて搬送される電気回路基板４０の下面側を接触させて、電気回路基板４０の所定の箇所に溶融はんだを付着させ、この電気回路基板４０に付着した溶融はんだを冷却し固化させることにより、電気回路基板４０に対して電気部品をはんだ付けする方式である。
【００６６】
このようなフローはんだ方式により電気回路基板４０に対して電気部品をはんだ付けする際、仮にヒートシンク７０の支持脚７３の下端部が、電気回路基板４０の下面よりも更に下方に突出するようになっていると、はんだ槽８０から噴流し循環する溶融はんだにヒートシンク７０の支持脚７１の下端部が接触し、不要なはんだが付着してしまう場合がある。
【００６７】
このようにヒートシンク７０の支持脚７３の下端部に不要なはんだが付着して固化した場合には、このはんだを取り除く作業が必要となり、作業工数の増加を招いてしまう。また、取り除いたはんだの破片が電気回路基板４０上に付着した場合には、電気回路基板４０に形成された制御回路３２に誤動作を生じさせてしまう場合がある。
【００６８】
しかしながら、本発明を適用したブラシレスモータ１では、上述したように、ヒートシンク７０が支持脚７３の下端部を電気回路基板４０上に当接させた状態でこの電気回路基板４０上に配設され、押圧部材６０に設けられた固定手段６７によって電気回路基板４０に対して位置決めされた状態で固定されることになるので、電気回路基板４０に電気部品をはんだ付けする際に、ヒートシンク７０の脚部７３に不要なはんだが付着するといった不都合が有効に抑制される。したがって、本発明を適用したブラシレスモータ１によれば、不要なはんだを取り除く作業等の繁雑な作業を不要とすることができると共に、取り除いたはんだの破片が電気回路基板４０上に付着して制御回路３２の誤動作を招いてしまうといった問題を未然に回避することができる。
【００６９】
また、このブラシレスモータ１によれば、ヒートシンク７０の支持脚７３の下端部がはんだ槽８０内の溶融はんだに接触することに起因して、はんだ槽８０内における温度低下を招くといった不都合や、ヒートシンク７０の温度が上昇して放熱性が損なわれるといった不都合を未然に回避することができる。
【００７０】
さらに、このブラシレスモータ１によれば、上述したように、押圧部材６０やヒートシンク７０の軽量化を図ることができるので、これら押圧部材６０やヒートシンク７０が取り付けられた電気回路基板４０がはんだ槽８０に沈むといった不都合が有効に抑制される。
【００７１】
なお、フローはんだ方式によって電気回路基板４０に電気部品をはんだ付けする際には、ヒートシンク７０の支持脚７３が電気回路基板４０の下面側に突出していない場合でも、何らかの要因ではんだ槽８０内の溶融はんだが電気回路基板４０の上面側に飛翔して、この飛翔したはんだがヒートシンク７０の支持脚７３に付着してしまう場合がある。このような不都合を抑制するには、ヒートシンク７０の支持脚７０の外周面に対して、例えばローレット加工やブラスト加工等の粗面処理を施して、図１８に示すように、この支持脚７０の外周面を粗面に形成することが非常に有効である。ヒートシンク７０の支持脚７０の外周面を粗面に形成した場合には、はんだ槽８０から飛翔したはんだがヒートシンク７０の支持脚７３に付着したとしても、このはんだとヒートシンク７０の支持脚７３との間に空間が形成され、この空間の作用によって、はんだからヒートシンク７０の支持脚７３への熱伝導が阻害されてはんだの固化が抑制されると共に、はんだが剥がれ易くなり、ヒートシンク７０の支持脚７３にはんだが定着することが有効に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したブラシレスモータの一例を示す断面図である。
【図２】上記ブラシレスモータが備える駆動制御回路の全体を上面側から見た様子を示す平面図である。
【図３】上記ブラシレスモータが備える駆動制御回路の全体を下面側から見た様子を示す平面図である。
【図４】電気回路基板の要部を下面側から見た様子を示す平面図である。
【図５】電気回路基板の要部を上面側から見た様子を示す平面図である。
【図６】スイッチング素子の斜視図である。
【図７】ヒートシンクの正面図である。
【図８】上記ヒートシンクの平面図である。
【図９】押圧部材の正面図である。
【図１０】上記押圧部材の平面図である。
【図１１】上記押圧部材の側面図である。
【図１２】上記押圧部材とヒートシンクとを連結した状態を示す正面図である。
【図１３】上記押圧部材とヒートシンクとを電気回路基板に固定した状態を示す正面図である。
【図１４】上記押圧部材とヒートシンクとを電気回路基板に固定した状態を示す平面図である。
【図１５】図１３におけるＡ部を拡大して示す図である。
【図１６】上記押圧部材の位置決め片に設けられた固定手段の他の例を示す斜視図である。
【図１７】フローはんだ方式を説明するための模式図である。
【図１８】ヒートシンクの支持脚の外周面を粗面に形成した様子を示す模式図である。
【図１９】従来のブラシレスモータにおけるスイッチング素子の取付構造の一例を拡大して示す図である。
【図２０】従来のブラシレスモータにおけるスイッチング素子の取付構造の他の例を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  ブラシレスモータ
２  ステータ
３  ロータ
７  励磁コイル
３０  駆動制御回路
３１  フィルタ回路
３２  制御回路
４０  電気回路基板
４１  スイッチング素子
４２  制御ＩＣ
４９  スルーホール
６０  押圧部材
６１  押圧部
６２  位置決め片
６３ａ，６３ｂ  連結片
６６  立ち上がり壁
７０  ヒートシンク
７１  放熱フィン
７２  放熱部
７３  支持脚
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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