特許 6118052 車両用モータユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118052

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】車両用モータユニット

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/30 20160101AFI20170410BHJP

【ＦＩ】

   H02K11/30

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-195340(P2012-195340)

(22)【出願日】2012年9月5日

(65)【公開番号】特開2014-54016(P2014-54016A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101352

【氏名又は名称】アスモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】大塚 光

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２４５１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８９１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９２９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５８４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３０７０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０６４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電されることによって出力軸をその軸線回りに回転させるモータと、
前記出力軸の回転を制御するための複数の回路素子が取付けられた回路基板と、
前記回路基板において前記回路素子の取付面と反対側に配置され、かつ前記回路素子と対向する部位に前記回路基板に沿って延びる対向面と、前記回路基板と当接することによって前記回路基板と前記対向面との間に流動性を有する放熱材が介在する隙間を形成する脚部と、前記対向面と隣り合う部位に前記回路基板と離間する方向に窪んだ凹部と、を有する金属製の放熱部材と、
を備え、
前記脚部は、それぞれ放熱部材から回路基板側に向けて突出して形成され、前記回路基板へ締結される締結部を有する第１脚部及び該第１脚部よりも前記回路基板との接触面積が小さく設定されると共に締結部を有しない第２脚部とされた車両用モータユニット。

【請求項2】

前記凹部が、前記脚部と前記対向面との間に配置されている請求項１記載の車両用モータユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用モータユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、回路基板上に実装された回路素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）の冷却を行うために、該回路素子と放熱容器との間にアルミ板を介装させ、さらに、アルミ板と放熱容器との間に放熱材（シリコングリス）を介在させたモータユニット（パワーモジュール）が開示されている。この放熱材を介在させることによって、ＭＯＳ−ＦＥＴからアルミ板に伝達された熱が放熱容器に伝達されやすくなる構成である。

【0003】

また、下記特許文献１に記載された構成では、アルミ板が放熱容器に形成された凹部内に配置されているため、シリコングリスがアルミ板と放熱容器との間から流出することが抑制されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−１６１９２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、回路基板の板厚方向から見た面積が該回路基板よりも小さい放熱部材を該回路基板上に配置する場合等にあっては、放熱部材と基板との間からシリコングリス等の放熱材がはみ出ることが考えられる。この場合、放熱材の塗り直しを行う等製造工数の増加を招く。

【0006】

本発明は上記事実を考慮し、放熱部材と基板との間から放熱材がはみ出ることを抑制することができる車両用モータユニットを得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の本発明に係る車両用モータユニットは、通電されることによって出力軸をその軸線回りに回転させるモータと、前記出力軸の回転を制御するための複数の回路素子が取付けられた回路基板と、前記回路基板において前記回路素子の取付面と反対側に配置され、かつ前記回路素子と対向する部位に前記回路基板に沿って延びる対向面と、前記回路基板と当接することによって前記回路基板と前記対向面との間に流動性を有する放熱材が介在する隙間を形成する脚部と、前記対向面と隣り合う部位に前記回路基板と離間する方向に窪んだ凹部と、を有する金属製の放熱部材と、を備え、前記脚部は、それぞれ放熱部材から回路基板側に向けて突出して形成され、前記回路基板へ締結される締結部を有する第１脚部及び該第１脚部よりも前記回路基板との接触面積が小さく設定されると共に締結部を有しない第２脚部とされている。

【0008】

請求項１記載の本発明では、モータの出力軸の回転が回路基板に取付けられた回路素子によって制御される。また、本発明では、回路素子と放熱部材の対向面との間に放熱材が介在している。そのため、通電されることによって発熱した回路素子の熱が、放熱材及び放熱部材を介して放熱される。さらに、本発明では、放熱部材における対向面と隣り合う部位に回路基板と離間する方向に窪んだ凹部が設けられている。そのため、対向面と回路素子との間からはみ出した放熱材が凹部内に収容される（凹部内に留まる）。その結果、本発明では、放熱部材と回路基板との間から放熱材がはみ出ることを抑制することができる。

【0009】

請求項２記載の本発明に係る車両用モータユニットは、請求項１記載の車両用モータユニットにおいて、前記凹部が、前記脚部と前記対向面との間に配置されている。

【0010】

請求項２記載の本発明では、上記構成の凹部が、放熱部材の脚部と対向面との間に設けられている。そのため、対向面と回路素子との間からはみ出した放熱材が脚部と回路基板との間に介在することが抑制される。その結果、本発明では、回路基板に対して放熱部材が傾くことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態の車両用モータユニットを分解して示す分解斜視図である。

【図2】（Ａ）ヒートシンク及び回路素子が取付けられた回路基板を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された回路基板の側面図であり、（Ｃ）は（Ａ）と反対方向から見た回路基板を示す斜視図である。

【図3】回路基板をヒートシンクが取付けられた面と反対方向からみた平面図である。

【図4】（Ａ）はヒートシンクを回路基板側から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示された回路基板の端部を拡大して示す拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図１〜図４を用いて本発明の実施形態に係る車両用モータユニットについて説明する。

【0013】

図１に示されるように、本実施形態の車両用モータユニット１０は、一例として車載用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。具体的には、車両用モータユニット１０は、出力軸をその軸線回りに回転させるモータ１２と、モータ１２の出力軸１４の回転を制御するための回路素子１６が取付けられた回路基板１８と、回路素子１６の熱を放熱するための放熱部材としてのヒートシンク２０と、を備えている。以下、先ずモータ１２について説明し、次いで回路基板１８について説明し、最後にヒートシンク２０について説明する。

【0014】

（モータ１２）
モータ１２は、出力軸１４、ロータ２２及びステータ２４を主要な要素として構成されている。

【0015】

出力軸１４は、円柱状の鋼材に浸炭処理等の表面処理が施されることにより構成されており、図示しないベアリングによって回転自在に軸支されている。

【0016】

また、ロータ２２は、一端が開放された有底円筒状に形成されており、円盤状の底壁２２Ａと、底壁２２Ａの外周端からロータ２２の一端側へ屈曲して延びる周壁２２Ｂと、を備えている。さらに、底壁２２Ａの中心部には、出力軸１４が挿入される挿入孔２２Ｃが設けられており、この挿入孔２２Ｃに出力軸１４が圧入されることによってロータ２２と出力軸１４とが一体回転可能となっている。また、周壁２２Ｂの内側には、図示しないロータマグネットが設けられている。

【0017】

また、ステータ２４は、導電性の巻線２６が、環状に形成されたステータコア２８に巻回されることにより構成されている。また、ステータ２４はロータ２２の周壁２２Ｂの径方向内側に配置されており、このステータ２４が界磁する磁界を受けて、ロータ２２が出力軸１４と共に回転することが可能となっている。詳述すると、ステータ２４はステータコア２８を構成するコア部材３０に巻線２６が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。ステータ２４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動制御装置３４の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。また、ステータ２４は、上ケース３２を介して、モータ駆動制御装置３４に取り付けられている。

【0018】

（回路基板１８）
回路基板１８は、矩形板状に形成されており、回路素子１６及び後に詳述するヒートシンク２０等と共にモータ駆動制御装置３４を構成している。具体的には、図３に示されるように、回路基板１８の中央付近には、ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々に電力を供給する電力供給端子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃが設けられている。また、回路基板１８には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置が図示しないハーネス及びコネクタを介して接続されるコネクタ３８が取付けられている。さらに、回路基板１８には、複数の回路素子１６が取付けられている。詳述すると、回路基板１８には、コンデンサ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが並列に接続された状態で取付けられている。また、回路基板１８には、ＦＥＴ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４１Ｆが取付けられている。ＦＥＴ４１Ａ、４１ＤはＵ相に、ＦＥＴ４１Ｂ、４１ＥはＶ相に、ＦＥＴ４１Ｃ、４１ＦはＷ相に、各々供給される電力のスイッチングを行う構成である。さらに、回路基板１８には、ノイズ除去用のコイル４４が取付けられていると共に、回路保護のための逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ及び大容量のコンデンサ４２が取付けられている。また、回路基板１８には、インバータ回路を制御するためのマイコン４６が取付けられている。なお、図１に示されるように、回路基板１８は下ケース４８によって被われている。

【0019】

（ヒートシンク２０）
以上説明した回路素子１６において、ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇは、動作時の発熱が著しい。そこで、本実施形態では、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、ヒートシンク２０が、回路基板１８における動作時の発熱が著しい回路素子（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）が取付けられている箇所と板厚方向に対向する部位（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇが取付けられた面と反対側の面）に固定ボルト５０を介して取付けられている。具体的には、ヒートシンク２０は、熱伝導性が良好なアルミニウム等の金属製とされており、回路基板１８の板厚方向から見て略矩形板状に形成されている。また、ヒートシンク２０の短手方向の一端には、該ヒートシンク２０の長手方向に沿って複数の突起部５２が設けられている、この突起部５２は、回路基板１８と離間する方向に向けて突出する円柱状に形成されている。この複数の突起部５２を有することによって、ヒートシンク２０の表面積が大きくなり、ヒートシンク２０の放熱性能が向上されている。

【0020】

また、図２（Ｃ）、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ヒートシンク２０における回路素子（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）と対向する部位には、回路基板１８に沿って延びる対向面５４が設けられている。

【0021】

また、ヒートシンク２０には、回路基板１８と当接することによって回路基板１８と対向面５４との間に放熱材が介在する隙間を形成する脚部としての第１脚部５６及び第２脚部５８が設けられている。

【0022】

第１脚部５６は、ヒートシンク２０の長手方向の両端部に設けられていると共に、該ヒートシンク２０の短手方向を長手方向とする矩形状に形成されている。また、第１脚部５６は、前述した対向面５４よりも回路基板１８側に向けて突出している。さらに、第１脚部５６の突出方向の端面は、回路基板１８に当接する当接面５６Ａとされている。

【0023】

第２脚部５８は、ヒートシンク２０の長手方向の両端部かつ該ヒートシンク２０の短手方向の他端側の角部に配置されている。また、第２脚部５８は、前述した対向面５４よりも回路基板１８側に向けて突出している。さらに、第２脚部５８の突出方向の端面は、回路基板１８に当接する当接面５８Ａとされていると共に、この当接面５８Ａと第１脚部５６の当接面５６Ａとは略面一となるように設定されている。

【0024】

また、対向面５４と隣り合う部位には、回路基板１８と離間する方向に窪んだ凹部６０が設けられている。この凹部６０は、第１脚部５６と対向面５４との間に配置された第１凹部６０Ａと、第２脚部５８と対向面５４との間に配置された第２凹部６０Ｂと、ヒートシンク２０の外周端に沿って配置された第３凹部６０Ｃと、を有して構成されている。

【0025】

また、第１脚部５６におけるヒートシンク２０の他端側の部位は、締結部６２とされていると共に、この締結部６２には、固定ボルト５０が螺入される螺子孔６２Ａが形成されている。また、一対の締結部６２は、対向面５４を挟むように配置されており、この一対の締結部６２（螺子孔６２Ａ）を結ぶ線Ｌが、回路基板１８と対向面５４とが接触する部位（図３において２点鎖線で囲まれた部位）の中間部に配置されている。換言すると、一対の締結部６２（螺子孔６２Ａ）を結ぶ線Ｌによって、回路基板１８と対向面５４とが接触する部位（図３において２点鎖線で囲まれた部位）が、ヒートシンク２０の短手方向に略２等分に区切られている構成である。また、本実施形態では、一対の締結部６２を結ぶ線Ｌが延びる方向が、ヒートシンク２０の長手方向と一致している。

【0026】

以上説明したヒートシンク２０の対向面５４にゲル状かつ熱伝導性を有する図示しない放熱材が塗布された後、ヒートシンク２０が回路基板１８に固定ボルト５０を介して取付けられている。その結果、ヒートシンク２０の対向面５４と回路基板１８とが放熱材を介して接触している。なお、放熱材としては、一例として流動性を有するシリコングリスが用いられているが、常温時には流動性を有するゲル状でＦＥＴ等の素子の発熱によって硬化するシリコーン樹脂の放熱材を用いることもできる。

【0027】

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

【0028】

図１に示されるように、本実施形態の車両用モータユニット１０は、モータ１２の出力軸１４の回転が回路基板１８に取付けられた回路素子１６によって制御される。また、本実施形態では、図３及び図４に示されるように、回路素子（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）とヒートシンク２０の対向面５４との間に放熱材が介在している。そのため、通電されることによって発熱した回路素子（ＦＥＴ４１Ａ〜４１Ｆ及び逆接防止ＦＥＴ４１Ｇ）の熱が、放熱材及びヒートシンク２０を介して放熱される。さらに、本実施形態では、ヒートシンク２０が、対向面５４を挟むように配置された一対の締結部６２を介して回路基板１８に取付けられていると共に、この一対の締結部６２を結ぶ線Ｌが回路基板１８と対向面５４とが接触する部位の中間部に配置されている。そのため、ヒートシンク２０が、一対の締結部６２を結ぶ線Ｌを軸方向として回路基板１８に対して傾くことが抑制される。その結果、ヒートシンク２０を回路基板１８に均等に押圧できる。すなわち、本実施形態では、ヒートシンク２０を回路基板１８に取付けるための締結点を少なくすることができると共に、回路基板１８と放熱材とが離間する、或いは放熱材とヒートシンク２０とが離間することを抑制することができる。その結果、回路素子１６とヒートシンク２０との間の接触熱抵抗を小さくすることができる。

【0029】

また、本実施形態では、ヒートシンク２０が一対の締結部６２を介して回路基板１８に取付けられていると共に、一対の締結部６２を結ぶ線Ｌが延びる方向がヒートシンク２０の長手方向と一致している。そのため、ヒートシンク２０の長手方向の中間部を回路基板１８に均等に押圧できる。その結果、本実施形態では、放熱効率を向上させることができる。

【0030】

さらに、本実施形態では、放熱材が熱伝導性を有するゲル状とされているため、回路基板１８とヒートシンク２０との間により均一に放熱材が介在される。その結果、本実施形態では、回路素子１６とヒートシンク２０との間の接触熱抵抗をより一層小さくすることができる。

【0031】

次に、本実施形態の特有の作用並びに効果について説明する。

【0032】

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、ヒートシンク２０における対向面５４と隣り合う部位に回路基板１８と離間する方向に窪んだ凹部６０が設けられている。そのため、ヒートシンク２０を回路基板１８に取付ける際に、対向面５４と回路素子１６との間からはみ出した放熱材が凹部６０内に収容される（凹部６０内に留まる）。その結果、本実施形態では、ヒートシンク２０と回路基板１８との間から放熱材がはみ出ることを抑制することができる。

【0033】

また、本実施形態では、上記の凹部６０が、ヒートシンク２０の第１脚部５６と対向面５４との間に設けられた第１凹部６０Ａと、ヒートシンク２０の第２脚部５８と対向面５４との間に設けられた第２凹部６０Ｂと、を有して構成されている。そのため、対向面５４と回路素子１６との間からはみ出した放熱材が第１脚部５６の当接面５６Ａ及び第２脚部５８の当接面５６Ｂと回路基板１８との間に介在することが抑制される。その結果、本実施形態では、回路基板１８に対してヒートシンク２０が傾くことを抑制することができる。

【0034】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0035】

１０・・・車両用モータユニット，１２・・・モータ，１４・・・出力軸，１６・・・回路素子，１８・・・回路基板，２０・・・ヒートシンク（放熱部材），４１Ａ〜４１Ｇ・・・ＦＥＴ（回路素子），５４・・・対向面，５６・・・第１脚部（脚部），５８・・・第２脚部（脚部），６０・・・凹部，６０Ａ・・・第１凹部（凹部），６０Ｂ・・・第２凹部（凹部），６０Ｃ・・・第３凹部（凹部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】