(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記ばね板材に、上面となる一般面から上方へ立上がる一対の立上がり部を設け、その一対の立上がり部とばね板材の一般面と放熱部材の裏面及び両サイドの取付支持部とでパワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むようにしたことを特徴とするパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項２】
上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記放熱部材の取付支持部の内側に、パワー素子と内側上方へ向かって誘導案内する傾斜面を備えた突起部を備えていることを特徴とするパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項３】
上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記パワー素子が配置されるばね板材の上面となる一般面に、パワー素子の動きを拘束する位置決め突起部を所定の間隔で複数設けるようにしたことを特徴とするパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項４】
上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部を、端子部が後付けされるパワー素子とそのパワー素子を上方へ付勢するばね板材とが装着された回路基板の両端にスライド自在に嵌合させる一方、前記ばね板材を、上方へ押上げて回路基板に設けられた挿入孔の係合凹部に係合支持し、係合時のばね板材のばね圧でパワー素子を放熱部材の裏面に圧着させるようにしたことを特徴とするパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項５】
放熱部材の取付支持部がスライド自在に嵌合し合う回路基板の両端に、アース部を露出させその露出したアース部に、半田を盛って放熱部材の取付支持部を一体に固定支持することを特徴とする請求項４記載のパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項６】
ばね板材に、上面となる一般面から上方へ立上がる一対の立上がり部を設け、その一対の立上がり部とばね板材の一般面と放熱部材の裏面及び両サイドの取付支持部とでパワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むようにしたことを特徴とする請求項４記載のパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項７】
放熱部材の取付支持部の内側に、パワー素子と内側上方へ向かって誘導案内する傾斜面を備えた突起部を備えていることを特徴とする請求項４記載のパワー素子の放熱部材への取付構造。
【請求項８】
パワー素子が配置されるばね板材の上面となる一般面に、パワー素子の動きを拘束する位置決め突起部を所定の間隔で複数設けるようにしたことを特徴とする請求項４記載のパワー素子の放熱部材への取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラシレスモータに適するパワー素子の放熱部材への取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にパワー素子は、電圧又は電流を制御する制御素子となっていて、作動時に発熱する所から、例えば、特開２０００−３２７２９号公報に示すように、パワー素子から発生する熱をヒートシンクによって放熱部へ熱輸送するようになっている。その具体例を図２０に示す。
【０００３】
即ち、ヒートシンク１０１には、放熱部となる多数の放熱フィン１０３と、パワー素子１０５が接触し合う支脚部１０７とを有し、パワー素子１０５の端子部１０９は回路基板１１１に半田付けされる。
【０００４】
ヒートシンク１０１の支脚部１０７は、ビス１１３等の取付け手段によって回路基板１１１に固定支持される構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パワー素子１０５は、支脚部１０７の支持面１１５に対してばね材１１７によって圧着し、パワー素子１０５からの熱は支脚部１０７を介して放熱フィン１０３へ熱輸送される。この場合、効率のよい熱輸送としては、パワー素子１０５からの熱を直接放熱フィン１０３へ伝達されることが望ましいが、公知の手段にあっては支脚部１０７を介して放熱フィン１０３へ伝達されるため、伝熱経路が長くなり、その分、放熱効率の面で望ましくない。
【０００６】
また、支脚部１０７は、パワー素子１０５を取付ける取付支持面を備えた支持部材として、また、熱を伝達する伝熱部材としてそれぞれ機能するため、所定の大きさと肉厚が必要となり、軽量化の面及びコスト面とで望ましくない。
【０００７】
そこで、この発明は、前記問題点の解消を図ったパワー素子の放熱部材への取付構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１にあっては、上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記ばね板材に、上面となる一般面から上方へ立上がる一対の立上がり部を設け、その一対の立上がり部とばね板材の一般面と放熱部材の裏面及び両サイドの取付支持部とでパワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むようにしたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、パワー素子からの熱は、放熱部材の裏面から放熱部となる放熱フィンへ直接熱輸送されるため、伝熱効率が大幅に向上する。また、取付支持部には、パワー素子が取付くことがなく、しかも、熱伝導として機能しないため、薄肉化が可能となり、軽量化が図れる。また、パワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むシールド状態が確保できるため、パワー素子から放射されるノイズを確実に防ぐことができると共に、立上り部は、ばね板材の補強リブとして機能し、強度面においても大変好ましいものとなる。
この発明の請求項２にあっては、上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記放熱部材の取付支持部の内側に、パワー素子と内側上方へ向かって誘導案内する傾斜面を備えた突起部を備えていることを特徴とする。
これにより、パワー素子からの熱は、放熱部材の裏面から放熱部となる放熱フィンへ直接熱輸送されるため、伝熱効率が大幅に向上する。また、取付支持部には、パワー素子が取付くことがなく、しかも、熱伝導として機能しないため、薄肉化が可能となり、軽量化が図れると共に、放熱部材の裏面側にパワー素子を圧着させる時に、傾斜面を備えた突起部によってガイドされ、取付支持部の壁面から離れた位置に正しく位置決めすることができる。
この発明の請求項３にあっては、上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の少なくとも両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部と取付支持部の間で、前記放熱部材の裏面に配置された回路基板にパワー素子及びばね板材をそれぞれ装着し、前記放熱部材の取付支持部とばね板材との係合時に、ばね板材によるばね圧で前記パワー素子を前記放熱部材の裏面に圧着固定する一方、前記パワー素子が配置されるばね板材の上面となる一般面に、パワー素子の動きを拘束する位置決め突起部を所定の間隔で複数設けるようにしたことを特徴とする。
これにより、パワー素子からの熱は、放熱部材の裏面から放熱部となる放熱フィンへ直接熱輸送されるため、伝熱効率が大幅に向上する。また、取付支持部には、パワー素子が取付くことがなく、しかも、熱伝導として機能しないため、薄肉化が可能となり、軽量化が図れると共に、傾きを起こすことなくパワー素子を正しい位置に確実に位置決めできる。
【００１０】
この発明の請求項４にあっては、上面に多数の放熱フィンを有する放熱部材の両サイドに取付支持部を設け、その取付支持部を、端子部が後付けされるパワー素子とそのパワー素子を上方へ付勢するばね板材とが装着された回路基板の両端にスライド自在に嵌合させる一方、前記ばね板材を、上方へ押上げて回路基板に設けられた挿入孔の係合凹部に係合支持し、係合時のばね板材のばね圧でパワー素子を放熱部材の裏面に圧着させることを特徴とする。
【００１１】
これにより、パワー素子からの熱を放熱部材の裏面から直接放熱フィンへ熱輸送されるため、伝熱効率が大幅に向上する。また、パワー素子は、放熱部材に対して、上下から重ね合せる同一方向の組付けとなるため、組付け作業が容易となり、作業効率が向上する。
【００１２】
この発明の請求項５にあっては、放熱部材の取付支持部がスライド自在に嵌合し合う回路基板の両端にアース部を露出させ、その露出したアース部に、半田を盛って放熱部材の取付支持部を一体に固定支持する。
【００１３】
これにより、放熱部材と回路基板は、パワー素子等の端子部を半田によって回路基板へ取付ける取付け手段と同一となるため、パワー素子の端子部を半田浴槽に入れて半田付けする時に、同時に半田付けすることが可能になる。これにより、固定用のビスが不要になると共に、取付け作業の大幅な向上が図れる。
【００１４】
この発明の請求項６にあっては、ばね板材の上面となる一般面に、上方へ立上がる一対の立上がり部を設け、その一対の立上がり部と、ばね板材の一般面と放熱部材の裏面及び両サイドの取付支持部とでパワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むようにする。
【００１５】
これにより、パワー素子の前後・左右・上下の６面を取囲むシールド状態が確保できるため、パワー素子から放射されるノイズを確実に防ぐことができる。
【００１６】
しかも、立上り部は、ばね板材の補強リブとして機能し、強度面においても大変好ましいものとなる。
【００１７】
この発明の請求項７にあっては、放熱部材の取付支持部の内側に、パワー素子と内側上方へ向かって誘導案内する傾斜面を備えた突起部を備える。
【００１８】
これにより、放熱部材の裏面側にパワー素子を圧着させる時に、傾斜面を備えた突起部によってガイドされ、取付支持部の壁面から離れた位置に正しく位置決めすることができる。
【００１９】
この発明の請求項８にあっては、パワー素子が配置されるばね板材の上面となる一般面に、パワー素子の動きを拘束する位置決め突起部を所定の間隔で複数設けるようにする。
【００２０】
これにより、傾きを起こすことなくパワー素子を正しい位置に確実に位置決めできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明のパワー素子の放熱部材への取付構造によれば、次のような効果を奏する。
【００２２】
（１）放熱部材の裏面にばね板材によってパワー素子を圧着することができるため、パワー素子からの熱を放熱部材の裏面から放熱フィンへ直接熱輸送することが可能となり、伝熱効率の大幅な向上が図れる。
【００２３】
（２）取付支持部を、熱伝導部材として使用しなくて済むため、薄肉化が可能となり放熱部材の軽量化が図れる。
【００２４】
（３）パワー素子は、放熱部材に対して上下から重ね合せる同一方向の組付けとなるため、組付け作業が容易となり、作業能率の向上が図れる。
【００２５】
（４）パワー素子等の端子部を半田浴槽に入れて回路基板に半田付けする時に、アース部に盛られた半田によって放熱部材の取付支持部を回路基板に固定支持することが可能となり、作業性の向上が図れる。また、固定用のビスが不要となる。
【００２６】
（５）傾斜面を備えた突起部によって取付支持部の壁面から離れた位置にパワー素子を正しく位置決めできる。
【００２７】
（６）複数の位置決め突起部により、傾きを起こすことなくパワー素子を正しい位置に確実に位置決めできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１４の図面を参照しながらこの発明の第１の実施形態について具体的に説明する。
【００２９】
図１４はブラシレスモータ１において、パワー素子（後述する）の放熱部材５への取付構造を示した実施形態を示している。
【００３０】
ブラシレスモータ１は、制御ケース７から立上がる固定ハウジング９の軸受１１によって回転自在に支持されたモータシャフト１３と、モータシャフト１３に装着され、内側に磁石１５が配置されたヨーク１７と、前記磁石１５と対向し合うと共に、絶縁物１９を介して巻線２１が施されたコア２３を有するステータ２５とから成っている。
【００３１】
モータシャフト１３は、前記制御ケース７内に設けられた駆動回路部２７からの信号がステータ２５に与えられることで回転動力を与えるようになっている。
【００３２】
駆動回路部２７には、コンデンサ、電源コネクタ等の回路部品（図示していない）の外に、ステータ２５の巻線２１を流れる電流を切り換え制御するパワー素子２９を有している。
【００３３】
パワー素子２９は、図１３に示す如く放熱を良くするために、樹脂成形部３０からリードフレーム３１が露出する露出タイプとなっていて、ＭＯＳ型電界効果トランジスタを採用している。
【００３４】
この場合、パワー素子２９はリードフレーム３１が被覆された被覆成形タイプであってもよい。
【００３５】
パワー素子２９の端子部３３は、制御ケース７内にビス等により固定支持された回路基板３５に半田付けされている。
【００３６】
パワー素子２９のリードフレーム３１は、裏面側から上方へ突出し、図１，図４に示すようにシンクタンクとなる放熱部材５の裏面５ａに、ばね板材３７によるばね圧によって付勢され、圧着している。
【００３７】
放熱部材５の裏面５ａとリードフレーム３１とは、放熱部材５の裏面５ａに配置された絶縁放熱シート３９を介して絶縁状態が確保され、熱だけが伝わるようになっている。
【００３８】
放熱部材５は、図５に示すように熱伝導性の良い材質で作られていて、両サイドには一対の取付支持部４１を有する門型形状となっていて、上面には放熱部となる放熱フィン４３が多数設けられている。
【００３９】
取付支持部４１の内側には、突起部４５と基板位置決め部４７とばね固定支持部４９とを有している。
【００４０】
突起部４５は、内側へ向って突出すると共に、壁面から内側上方へ向って誘導案内する傾斜面４５ａを有する形状となっていて、パワー素子２９の樹脂成形部３０と対向し合う位置に設けられると共に、リードフレーム３１と放熱部材４５の内壁面との干渉を防ぐクリアランスｄが確保されるようになっている。
【００４１】
基板位置決め部４７は、放熱部材５の取付支持部４１を、回路基板３５の両端に設けられた支持凹部５１に沿って上から組付ける時に、回路基板３５の端縁と当接し、支持されるよう短く突出した形状となっている。
【００４２】
ばね固定支持部４９は、ばね板材３７の支脚部５３を係合支持する上下の水平面４９ａと垂直面４９ｂとから成る前面が開放された断面コ字状の形状となっている。
【００４３】
ばね板材３７は、図７，図８に示すようにばね材により横長のプレート状で、前記放熱部材５の幅とほぼ同一幅に形成されている。ばね板材５の上面となる一般面５５には、所定の間隔で配置された位置決め突起部５７と位置決め突起部５７と位置決め突起部５７の間に設けられたばね片５９と、前記一対の立上り部６１が、それぞれ設けられる一方、両側には支脚部６３が設けられている。
【００４４】
位置決め突起部５７は、一般面５５に切り込みを入れて切り起こすことで形成され、位置決め突起部５７と位置決め突起部５７の間がパワー素子２９が配置される配置スペースとなっている。
【００４５】
ばね片５９は、一般面５５に切りみを入れて切り起こすことで舌片状に形成され、パワー素子２９に上方へ向けて付勢力を与えるようになっている。
【００４６】
なお、ばね片５９を作る切り込みの一部領域は、パワー素子２９の端子部３３を下方へ貫通させるための開口部６５となっている。
【００４７】
支脚部６３は、ばね板材３７の両サイド中央部位から帯板状に下方へ向けて屈曲されると共に、前記ばね固定支持部４９内に係合し合う水平屈曲部６３ａと斜め屈曲部６３ｂとを有するばね板形状となっている。
【００４８】
支脚部６３の幅は、前記回路基板３５の両端に設けられた支持凹部５１の係合溝５２と係合し合う溝幅に設定されている。
【００４９】
支脚部６３は、常時ばね固定支持部４９より外側へ拡がった状態にあり、組付け時に、一旦押し縮められた後、ばね圧で押し拡がることで、確実に係合支持状態が確保されるようになっている。
【００５０】
立上り部６１は、上方へ向けて立上がるよう一体に屈曲され、パワー素子２９の前面と後面を囲む立上がり壁となっており、ばね板材３７の面剛性をアップする補強リブとして機能している。
【００５１】
次に、パワー素子２９の組付け手順について説明すると、図１０に示すように、回路基板３５の上からばね板材３７を組付ける。この時、支脚部６３は回路基板３５の係合溝５２と係合し合い仮支持される。続いて、図１１に示すようにばね板材３７の一般面５５となる位置決め突起部５７と位置決め突起部５７の間に、パワー素子２９をセットし、端子部３３を回路基板３５の端子孔６７に挿入し、回路基板３５から下方へ突出させる。これにより、パワー素子２９は位置決め突起部５７によって傾くことなく正しく位置決めされ、パワー素子２９同志の接触が回避された状態で板組付けされる。
【００５２】
続いて、パワー素子２９の上方から放熱部材５を組付ける。この時、一番外側に位置するパワー素子２９は、かりに、傾いていても突起部４５の傾斜面４５ａによって位置決め突起部５７側へ向けて案内され正しく位置決めされる。一方、放熱部材５は基板位置決め部４７によって回路基板３５に支持される。と同時に、支脚部６３は、ばね固定支持部４９内に係合支持されると共に、ばね片５９によってパワー素子２９のリードフレーム３１は、放熱部材５の裏面５ａと圧着し合うようになる。この状態で回路基板３５の裏側を半田浴槽に入れることで、パワー素子２９等の端子部３３が一度に半田付けが完了する。
【００５３】
これにより、パワー素子２９からの熱は、裏面５ａ側から直接放熱部となる放熱フィン４３へ向けて伝達される伝熱経路となるため、効率よく熱輸送することができる。また、組付けは、回路基板３５に対して、ばね板材３７，パワー素子２９，放熱部材５に順に組付ける同一方向となるため組付け作業が容易となる。
【００５４】
一方、パワー素子２９は、一対の立上り部６１と放熱部材５とばね板材３７と左右の取付支持部４１とにより前後・左右・上下が取囲まれたシールド状態が得られるため、パワー素子２９から放射されるノイズを小さく抑えることができる。
【００５５】
この場合、回路基板３５のアース部を介して電源コネクターのマイナス端子からボディにアースすることで確実なシールド状態が得られるようになる。
【００５６】
図１５から図１８は、パワー素子２９の放熱部材５への取付構造の第２の実施形態を示したものである。
【００５７】
回路基板３５，ばね板材３７，放熱部材５の構成要素は、第１の実施形態と同じであるが、放熱部材５の取付支持部４１の内側には、スライド嵌合用となる断面コ字状に形成された支持溝６９が設けられている。
【００５８】
支持溝６９が嵌合し合う領域の回路基板３５の両端面には、アース部７１が露出し、さらに、ばね板材３７の支脚部７５が貫通し合う複数の挿入孔７７が設けられている。その内の一つの挿入孔７７には、溝幅の狭い係合凹部７９が設けられている。
【００５９】
一方、ばね板材３７の支脚部７５には、図１９に示すように、支脚部７５を上方へ押上げた時に係合凹部７９と係合し合う同一幅の支脚ばね片８１を有している。
【００６０】
支脚部７５の支脚ばね片８１は、常態において、係合凹部７９より外側へ拡がるよう設定され、挿入孔７７への挿入時に、ばね圧に抗して押し縮められている。したがって、支脚部７５が上昇し、支脚ばね片８１が係合凹部７９と対向し合うことで、ばね圧で係合し合う係合固定状態が得られるようになっている。
【００６１】
なお、他の構成要素は前記第１の実施形態と同一のため同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【００６２】
したがって、この第２の実施形態によれば、回路基板３５に、ばね板材３７，パワー素子２９の順に仮組付けした後、回路基板３５の両端に、放熱部材５の取付支持部４１に設けられた支持溝６９をスライド自在に嵌合する。
【００６３】
続いて、ばね板材３７を押上げて、係合凹部７９に支脚ばね片８１を係合し、固定支持する。これにより、パワー素子２９は放熱部材５の裏面５ａと圧着する。
【００６４】
この状態において、回路基板３５を半田浴槽に入れることで、パワー素子２９の端子部３３の半田付けと同時に、回路基板３５のアース部７１に半田が盛られることで放熱部材５の固定支持状態が同時に得られるようになり、取付け作業が一度に完了する。この結果、大幅な作業性の向上が図れる。しかも、ビス等が不要となり、コスト面、部品管理工数の面においても大変好ましいものとなる。
【００６５】
一方、パワー素子２９からの熱は、裏面５ａ側から放熱部となる放熱フィン４３へ直接熱輸送される効率のよい伝熱効率が得られる。
【００６６】
なお、この実施形態では、ブラシレスモータ１に実施した説明となっているが、パワーモジュール等に設ける実施形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるパワー素子の放熱部材への取付構造を示した説明図。
【図２】図１の概要平面図。
【図３】図１の概要側面図。
【図４】図１のＡの拡大図。
【図５】放熱部材の概要正面図。
【図６】図５の概要平面図。
【図７】ばね板材の概要正面図。
【図８】図７の概要平面図。
【図９】回路基板の概要平面図。
【図１０】回路基板にばね板材を上から組付けた動作図。
【図１１】図１０のばね板材にパワー素子を上から組付けた組付け途中の動作図。
【図１２】パワー素子の組付け完了時の動作図。
【図１３】パワー素子の斜視図。
【図１４】この発明を実施したブラシレスモータの概要説明図。
【図１５】第２の実施形態の放熱部材の概要正面図。
【図１６】第２の実施形態の回路基板の概要平面図。
【図１７】第２の実施形態を示す図１と同様の概要正面図。
【図１８】図１７の概要平面図。
【図１９】回路基板に設けられた挿入孔の係合凹部とばね板材の支脚部に設けられた支脚ばね片の係合動作説明図。
【図２０】パワー素子を放熱部材の支脚部に圧着させた従来例の取付構造を示す説明図。
【符号の説明】
５  放熱部材
５ａ  裏面
２９  パワー素子
３５  回路基板
３７  ばね板材
４１  取付支持部
４３  放熱フィン
【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】
0004060510.tif 000017
【図１７】
0004060510.tif 000018
【図１８】
0004060510.tif 000019
【図１９】
0004060510.tif 000020
【図２０】
0004060510.tif 000021