專利名稱：無刷電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置有驅(qū)動電路的無刷電動機。具體涉及一種將在汽車的 發(fā)動機室環(huán)境那樣的高溫環(huán)境下運轉(zhuǎn)的電動機的驅(qū)動電路內(nèi)置于電動機的方 法。
背景技術(shù)：
圖11 (a)和圖11 (b)表示現(xiàn)有的小型的無刷電動機，采用將轉(zhuǎn)子1、 定子2和布線電路板3收納在電動機機箱4內(nèi)的結(jié)構(gòu)。布線電路板3上安裝有 磁電轉(zhuǎn)換元件5、控制電路6和功率元件7。磁電轉(zhuǎn)換元件5靠近轉(zhuǎn)子1地配 置在布線電路板3上。磁電轉(zhuǎn)換元件5檢測轉(zhuǎn)子1的磁極，控制電路6經(jīng)功率 元件7切換向多個轉(zhuǎn)子繞組2a的通電，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)。
圖12表示大型電動機的情形。專利文獻1的這種無刷電動機中，安裝有 控制電路的布線電路板8安裝在電路保護箱9的內(nèi)部的中央，通過此布線電路 板8的驅(qū)動來切換向電動機繞組10的通電的功率元件11安裝在電路保護箱9 的外周壁12上，進行散熱。
此外，功率元件11及安裝有控制電路的布線電路板8由電路保護箱9保 護，免受電動機繞組10的散熱的影響。
專利文獻1:日本專利特開2000-4566號公報
發(fā)明的公開
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
當在超過IO(TC的高溫環(huán)境下使內(nèi)置有驅(qū)動電路的小型電動機運轉(zhuǎn)時， 定子繞組2a發(fā)熱，在此定子繞組2a發(fā)出的熱輻射和熱對流的影響下，功 率元件7的附近有時會達到13(TC左右。但是， 一般的功率元件的可動作結(jié)溫的上限為15(TC，因此，為了提高可靠性必須降低功率元件7的發(fā)熱及附 近的溫度上升。
但是，在大型電動機中所見的設(shè)置電路保護箱9以保護其不受散熱器 和電動機繞組IO發(fā)出的熱量的影響的方法不能利用在小型電動機上。
本發(fā)明的目的在于提供一種能降低小型無刷電動機中功率元件附近的 溫度上升的無刷電動機。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)方案1所述的無刷電動機，相對于轉(zhuǎn)子配置在固定側(cè)的 檢測位置上的磁電轉(zhuǎn)換元件檢測轉(zhuǎn)子的磁極，根據(jù)此檢測，控制電路通過 功率元件切換向定子的多個繞組的通電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動上述轉(zhuǎn)
子旋轉(zhuǎn)，此無刷電動機的特征在于，上述定子配置成與上述轉(zhuǎn)子的輸出軸 同軸，與上述轉(zhuǎn)子的輸出軸的反方向的端部相對地配置有第一布線電路板， 在該第一布線電路板上安裝有上述控制電路和上述功率元件中的至少上述 功率元件，在上述轉(zhuǎn)子與第一布線電路板間以將上述電動機機箱的內(nèi)部隔 開的形態(tài)配置有第二布線電路板，上述控制電路和上述磁電轉(zhuǎn)換元件中的 至少上述磁電轉(zhuǎn)換元件配置在上述第二布線電路板上與上述轉(zhuǎn)子靠近配 置，上述定子繞組與第一布線電路板連接。
本發(fā)明的技術(shù)方案2所述的無刷電動機是在技術(shù)方案1中，其特征在 于，第一布線電路板的與第二布線電路板相對的面上安裝有上述控制電路， 第一布線電路板的與第二布線電路板相對的面的相反側(cè)的面上安裝有上述 功率元件。
本發(fā)明的技術(shù)方案3所述的無刷電動機是在技術(shù)方案1中，其特征在 于，第一布線電路板的安裝有上述功率元件的面的導(dǎo)體的膜厚大于第二布 線電路板的安裝有上述磁電轉(zhuǎn)換元件的面的導(dǎo)體的膜厚。
本發(fā)明的技術(shù)方案4所述的無刷電動機是在技術(shù)方案1中，其特征在 于，第二布線電路板的外周形成有引導(dǎo)槽，該引導(dǎo)槽供從上述定子向第一 布線電路板連接的上述定子的繞組的導(dǎo)線通過。
本發(fā)明的技術(shù)方案5所述的無刷電動機是在技術(shù)方案1中，其特征在于，第一布線電路板、第二布線電路板的外周的局部形成有缺口部，在第 一布線電路板的上述缺口部與上述電動機機箱的內(nèi)周以嵌合方式配設(shè)有將 第一布線電路板與第二布線電路板隔開間隔地保持的襯套，利用通過上述 襯套的電極片使兩電路板電連接。 發(fā)明效果
此種結(jié)構(gòu)中，由于在轉(zhuǎn)子與第一布線電路板間以隔開電動機機箱的內(nèi)部的 形態(tài)配置有第二布線電路板，因此通過第二布線電路板遮斷定子繞組產(chǎn)生的熱 輻射和熱對流，能降低第一布線電路板附近的溫度上升，降低安裝在第一布線 電路板上的功率元件附近的溫度上升。


圖1是本發(fā)明的無刷電動機的縱剖視圖和橫剖視圖。 圖2是同一實施方式的局部剖切立體圖。 圖3是同一實施方式的分解立體圖。
圖4是圖1 (b)的B-BB剖視圖。
圖5是同一實施方式的第一布線電路板的俯視圖和仰視圖及第二布線電 路板的俯視圖和仰視圖。
圖6是同一實施方式的第一布線電路板、第二布線電路板通過襯套連接的 狀態(tài)的主視圖、后視圖及剖視圖。
圖7是同一實施方式的電動機機箱主體的主視圖、仰視圖及機箱蓋的主視圖。
圖8是同一實施方式的機箱蓋的俯視圖。
圖9是其他實施方式的電動機機箱主體的主視圖、仰視圖及機箱蓋的主視圖。
圖10是外轉(zhuǎn)子型時的縱剖視圖。
圖11是現(xiàn)有的無刷電動機的縱剖視圖和橫剖視圖。
圖12是現(xiàn)有的大型電動機的剖視圖。以下，基于各實施方式對本發(fā)明的無刷電動機進行說明。 (實施方式1)
圖1 (a)、圖1 (b) 圖8表示本發(fā)明的(實施方式1)。
圖1 (a)中表示的無刷電動機是圖1 (b)中的A — AA剖視圖。圖2是 成品的立體圖，圖3是分解立體圖，圖4是圖1 (b)中的B — BB剖視圖。
電動機機箱4由金屬制的機箱主體4a和金屬制的機箱蓋4b構(gòu)成。由 機箱主體4a和機箱蓋4b形成的電動機機箱內(nèi)部收納有轉(zhuǎn)子1和定子2以 及第一布線電路板3a、第二布線電路板3b的一部分。定子2被配置成與轉(zhuǎn) 子1的輸出軸la同軸。第一布線電路板3a相對于轉(zhuǎn)子1和定子2配置在 轉(zhuǎn)子1的輸出軸la的反方向的端部。第一布線電路板3a上安裝有控制電 路6和功率元件7。圖5 (c)、圖5 (d)中表示第一布線電路板3a的表面 和背面。第一布線電路板3a的外周的局部13a、 13b、 13c以與機箱主體4a 的內(nèi)周壁脫離的形態(tài)被切成直線狀。
夾在第一布線電路板3a的被切成直線狀的外周的局部13a、 13c間的 外周局部13b上形成有引導(dǎo)槽14，第一布線電路板的背面設(shè)有與引導(dǎo)槽14 靠近的焊盤15。
第一布線電路板3a的外周的局部13a、 13c上固接有向第二布線電路 板3b延伸的電極片16的基端，通過錫焊實現(xiàn)電連接。
作為第一布線電路板3a，為了提高功率元件7產(chǎn)生的熱量的散熱效果， 使用安裝有功率元件7的背面的銅箔的厚度為通常的18" m或35" m的兩 倍以上、例如兩面都是105U m的雙面電路板，或者使用至少背面的銅箔的 厚度為105um、大于表面的銅箔厚度的雙面電路板。
安裝有磁電轉(zhuǎn)換元件5的第二布線電路板3b配置在轉(zhuǎn)子1與第一布線 電路板3a間。具體來說，配置在轉(zhuǎn)子1與第一布線電路板3a間，將電動 機機箱4的內(nèi)部隔開并與第一布線電路板3a隔開間隔Ll。磁電轉(zhuǎn)換元件5 與轉(zhuǎn)子1靠近配置。圖5 (a)、圖5 (b)中表示第二布線電路板3b的表 面和背面。第二布線電路板3b的外周的局部17a、 17b、 17c對應(yīng)于第一布線電路 板3a的外周的局部13a、 13b、 13c，以與機箱主體4a的外周壁脫離的形態(tài) 被切成直線狀，外周的局部17a、 17c上突出形成有端子部19，該端子部 19具有與錫焊在第一布線電路板3a上的上述電極片16的前端接觸的焊盤 18。此外，第二布線電路板3b的外周的局部17b上與第一布線電路板3a 同樣形成有引導(dǎo)槽20。
作為第二布線電路板3b，使用表面和背面的銅箔的厚度例如為18u m 或35 ii m的雙面電路板。
此第一布線電路板3a、第二布線電路板3b上，如圖4和圖6 (a)、 圖6(b)、圖6(c)所示，將絕緣性的襯套21a布置在第一布線電路板3a 的外周的局部13a與第二布線電路板3b的外周的局部17a間，將絕緣性的 襯套21b布置在第一布線電路板3a的外周的局部13c與第二布線電路板3b 的外周的局部17c之間，使第一布線電路板3a、第二布線電路板3b的間隔 保持上述間隔Ll，并保持上述電極片16的靠近第一布線電路板3a側(cè)的前 端與第二布線電路板3b的端子部19的上述焊盤18的連接狀態(tài)。
當在機箱主體4a內(nèi)收納轉(zhuǎn)子1和定子2、接著收納如上所述通過襯套 21a、 21b連接的第一布線電路板3a、第二布線電路板3b時，預(yù)先將定子2 的定子繞組的導(dǎo)線22從機箱主體4a的內(nèi)周壁23與第一布線電路板3a的 外周的13b間形成的空間、以及機箱主體4a的內(nèi)周壁23與第二布線電路 板3b的外周的17b間形成的空間引出，在將第一布線電路板3a、第二布線 電路板3b收納進機箱主體4a后，使定子繞組的導(dǎo)線22如圖1 (a)、圖l (b)和圖5 (a)、圖5 (b)所示地通過第二布線電路板3b的引導(dǎo)槽20 和第一布線電路板3a的引導(dǎo)槽14而與第一布線電路板3a的背面的焊盤15連接。
此接線完成的前一工序中，如下所述將第一布線電路板3a、第二布線 電路板3b定位并連接。
圖7 (a)表示此情形的機箱主體4a，圖7 (b)是機箱主體4a的C-CC 向視圖，圖7 (c)表示此情形的機箱蓋4b。將形成于機箱主體4a的外周的切起片24向機箱主體4a的內(nèi)側(cè)折曲，通過切起片24的前端部如圖6(b) 所示托住并支撐第一布線電路板3a的外周部，定位第一布線電路板3a、第 二布線電路板3b的軸方向的高度，并通過鉚接加工將與切起片24對應(yīng)的 機箱主體4a的端部4c固定。
通過切起片24定位固定第一布線電路板3a、第二布線電路板3b完成 后，將定子繞組的導(dǎo)線22與第一布線電路板3a的背面的焊盤15接線，其 后將機箱蓋4b插入機箱主體4a，通過鉚接加工固定。
通過這樣，磁電轉(zhuǎn)換元件5檢測到轉(zhuǎn)子1的磁極的檢測信號等從第二 布線電路板3b經(jīng)電極片16輸入到第一布線電路板3a的控制電路6中，控 制電路6通過同安裝在第一布線電路板3a上的功率元件7切換向定子繞組 的通電，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子l旋轉(zhuǎn)。
除此之外，即使轉(zhuǎn)子1和定子2側(cè)如上所述溫度上升至13(TC左右， 由于本實施方式中轉(zhuǎn)子1和定子2側(cè)與第一布線電路板3a間安裝有第二布 線電路板3b，可以遮斷熱輻射和熱對流，因此能使安裝在第一布線電路板 3a上的控制電路6以及功率元件7附近的溫度上升比現(xiàn)有的情況低。
此處，從控制電路6送往功率元件7的信號能通過連接第一布線電路 板3a的表面和背面的通孔供給，因此，在構(gòu)成電動機驅(qū)動用的換流器電路 時，可以在緊靠功率元件7的背面?zhèn)扰渲霉β试尿?qū)動電路，可使換流 器各相的配線長度大致相同且使配線距離縮短，在使用M0SFET等高速轉(zhuǎn)換 元件作為功率元件時，可使各相的柵極驅(qū)動電路的阻抗大致相同并降低阻 抗成分，從而可期待通過轉(zhuǎn)換頻率的高速化提高性能和可靠性。
此外，關(guān)于本實施方式的機箱蓋4b的形狀，為了形成收納從機箱主體 4a突出的第一布線電路板3a、第二布線電路板3b的一部分的屏蔽箱，如 圖3和圖8所示屏蔽箱底部25與屏蔽箱側(cè)壁26連接，屏蔽箱側(cè)壁26的兩 端部27a、 27b被延展加工成順沿屏蔽箱底部25的側(cè)面。除此之外，將機 箱蓋4b安裝于機箱主體4a后，屏蔽箱側(cè)壁26的上部開口 28通過金屬制 的輔助蓋29堵塞。
此外，并不是第一布線電路板3a的外周的全部都與機箱主體4a的內(nèi)周靠近，而是第一布線電路板3a的外周的一部分13a、 13b、 13c被切成直 線狀以脫離機箱主體4a的內(nèi)周壁，因此，還能降低從機箱主體4a向第一 布線電路板3a的熱傳導(dǎo)。 (實施方式2)
上述實施方式中，第一布線電路板3a、第二布線電路板3b在通過襯 套21a、 21b被隔開間隔地保持的基礎(chǔ)上，在第一布線電路板3a的位置通 過機箱主體4a的切起片24定位了軸方向的高度后進行組裝，即便不使用 襯套21a、 21b也能組裝。
具體例在圖9 (a)、圖9 (b)、圖9 (c)中表示。
圖9 (a)表示此情形的機箱主體4a，圖9 (b)是機箱主體4a的D-DD 向視圖，圖9 (c)表示此情形的機箱蓋4b。
機箱主體4a上，除固定第一布線電路板3a的第一切起片30a外，還 形成有固定第二布線電路板3b的第二切起片30b。在機箱主體4a內(nèi)插入第 二布線電路板3b，在將第二布線電路板3b通過第二切起片30b定位軸方向 的高度的同時將與切起片30b對應(yīng)的機箱主體4a的端部4d通過鉚接加工 固定。接著，在機箱主體4a內(nèi)插入第一布線電路板3a，在將第一布線電路 板3a通過第一切起片30a定位軸方向的高度的同時將機箱主體4a的與切 起片30a對應(yīng)的端部4e通過鉚接加工固定，之后，將機箱蓋4b插入機箱 主體4a內(nèi)，通過鉚接加工固定在機箱主體4a上。
上述各實施方式中，第一布線電路板3a上安裝有控制電路6和功率元 件7，第二布線電路板3b上安裝有磁電轉(zhuǎn)換元件5，但也可采用在第一布 線電路板3a上安裝功率元件7、在第二布線電路板3b上安裝磁電轉(zhuǎn)換元件 5和控制電路6的結(jié)構(gòu)。
上述各實施方式中，第一布線電路板3a、第二布線電路板3b的一部 分從機箱主體4a突出，以遮蓋此突出部分的形態(tài)形成機箱蓋4b，但在第一 布線電路板3a、第二布線電路板3b全部收納入機箱主體4a的內(nèi)側(cè)的形狀 時也能同樣地實施。
上述各實施方式中，以內(nèi)轉(zhuǎn)子型為例作了說明，但在如圖10所示的外轉(zhuǎn)子型時也能同樣地實施。此時，內(nèi)側(cè)的固定側(cè)安裝有定子2，在其外周上
與定子2同軸的轉(zhuǎn)子1被支撐成可自由旋轉(zhuǎn)。此時的電動機機箱4采用與 轉(zhuǎn)子1的外周形成間隙地覆蓋轉(zhuǎn)子1的結(jié)構(gòu)，通過第二布線電路板3b將機 箱內(nèi)部隔開，能降低向第一布線電路板3a的熱傳遞。 工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明有助于提高使用小型無刷電動機的各種設(shè)備的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種無刷電動機，相對于轉(zhuǎn)子配置在固定側(cè)的檢測位置上的磁電轉(zhuǎn)換元件檢測轉(zhuǎn)子的磁極，根據(jù)該檢測，控制電路通過功率元件切換向定子的多個繞組的通電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述定子配置成與所述轉(zhuǎn)子的輸出軸同軸，與所述轉(zhuǎn)子的輸出軸的反方向的端部相對地配置有第一布線電路板，在該第一布線電路板上安裝有所述控制電路和所述功率元件中的至少所述功率元件，在所述轉(zhuǎn)子與所述第一布線電路板間以將所述電動機機箱的內(nèi)部隔開的形態(tài)配置有第二布線電路板，所述控制電路和所述磁電轉(zhuǎn)換元件中的至少所述磁電轉(zhuǎn)換元件配置在第二布線電路板上與所述轉(zhuǎn)子靠近，所述定子繞組與第一布線電路板連接。
2. 如權(quán)利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，第一布線電路板的 與第二布線電路板相對的面上安裝有所述控制電路，第一布線電路板的與 第二布線電路板相對的面的相反側(cè)的面上安裝有所述功率元件。
3. 如權(quán)利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，第一布線電路板的 安裝有所述功率元件的面的導(dǎo)體的膜厚大于第二布線電路板的安裝有所述 磁電轉(zhuǎn)換元件的面的導(dǎo)體的膜厚。
4. 如權(quán)利要求1所述的無刷電動機，其特征在于，第二布線電路板的 外周形成有引導(dǎo)槽，該引導(dǎo)槽供從所述定子向第一布線電路板連接的所述 定子的繞組的導(dǎo)線通過。
5. 如權(quán)利要求l所述的無刷電動機，其特征在于，第一布線電路板、 第二布線電路板的外周的局部形成有缺口部，在第一布線電路板的所述缺 口部與所述電動機機箱的內(nèi)周之間以嵌合方式配設(shè)有將第一布線電路板與 第二布線電路板隔開間隔地保持的襯套，利用通過所述襯套的電極片使兩 電路板電連接。
全文摘要
本發(fā)明以提供一種能降低小型無刷電動機的功率元件的溫度上升的無刷電動機為目的，定子(2)配置成與轉(zhuǎn)子(1)的輸出軸(1a)同軸，在轉(zhuǎn)子(1)和定子(2)的端部配置有安裝了功率元件(7)的第一布線電路板(3a)，在轉(zhuǎn)子(1)與第一布線電路板(3a)間以將電動機機箱(4)的內(nèi)部隔開的形態(tài)布置有第二布線電路板(3b)，磁電轉(zhuǎn)換元件(5)配置在第二布線電路板(3b)上與轉(zhuǎn)子(1)靠近，定子繞組(22)與第一布線電路板(3a)連接。
文檔編號H02K29/08GK101617460SQ200780051710
公開日2009年12月30日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者鴨木豊 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社