DE60128530T2

DE60128530T2 - Einbau einer Steuerelektronik für bürstenlose Gleichstrommotoren in ihren Kühlkörper

Info

Publication number: DE60128530T2
Application number: DE60128530T
Authority: DE
Inventors: Hideki Sunaga; Shiro Nakamura; c/o Calsonic Kansei Corporation Sano Narihito; Takeshi Oba; Eiji Takahashi; Atsushi Takada; Masami Kato
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2021-12-15
Also published as: EP1215804A3; JP4002064B2; EP1215804B1; JP2002186235A; US6661134B2; EP1215804A2; DE60128530D1; US20020079755A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Motor, zum Beispiel einen Motor für eine Gebläseeinheit eines Klimatisierungssystems von Kraftfahrzeugen.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-32729 zeigt einen bürstenlosen Motor, der als ein Motor für einen Gebläselüfter einer Kraftfahrzeugklimatisierungseinheit verwendet wird. Insbesondere ist dieser gezeigte bürstenlose Motor derart angeordnet, dass die Schaltvorrichtungen zum Schalten der Richtungen des zu den Erregerspulen eines Starters zugeführten Antriebsstromes mit einer Wärmesenke mittels elastischer Klammern eingesetzt werden und mit einer elektrischen Leiterplatte mittels Löten verbunden sind.
Die US 4 712 030 zeigt einen Anordnungsaufbau eines bürstenlosen Motors, der aufweist eine Leiterplatte mit einem Steuerungsschaltkreis zum Steuern einer Drehung eines Rotors relativ zu einem Stator des bürstenlosen Motors und Durchgangsbohrungen; eine Wärmesenke, die aufweist einen Wärmeabstrahlungsabschnitt und ein Paar von Lagerschenkeln, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Wärmeabstrahlungsabschnittes erstrecken, wobei der freie Endabschnitt von jedem Lagerschenkel in Kontakt mit der elektrischen Leiterplatte ist; eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen elektrisch mit der elektrischen Leiterplatte verbunden ist, die Schaltvorrichtungen, die die Richtung des Antriebsstromes steuern der zu den Erregerspulen des Stators zugeführt wird; und ein Pressteil, das einen Pressabschnitt des Pressabschnittes aufweist, der die Schaltvorrichtung in die Wärmesenke presst.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch ist für solch einen bürstenlosen Motor gefordert worden, weiter in der Produktivität verbessert zu werden.
Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten bürstenlosen Motor zu schaffen, der eine hohe Produktivität und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Der Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht in einem Anordnungsaufbau eines bürstenlosen Motors. Der Anordnungsaufbau weist auf eine Leiterplatte, eine Wärmesenke, eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen und ein Pressteil. Die Leiterplatte weist einen Steuerungsschaltkreis zum Steuern einer Drehung eines Rotors relativ zu einem Stator des bürstenlosen Motors und Durchgangsbohrungen auf. Die Wärmesenke weist einen Wärmeabstrahlungsabschnitt und ein Paar von Lagerschenkeln auf, die sich von beiden gegenüberliegenden Seiten des Wärmeabstrahlungsabschnittes erstrecken. Ein freier Endabschnitt von jedem Lagerschenkel ist in Kontakt mit der elektrischen Leiterplatte. Die Schaltvorrichtungen sind mit der elektrischen Leiterplatte elektrisch verbunden und steuern eine Richtung des Antriebsstromes, der zu den Erregerspulen des Stators zugeführt wird. Das Pressteil weist einen Pressabschnitt auf, ein Paar von Positionierungsabschnitten, die sich rechtwinklig von gegenüberliegenden Endabschnitten des Pressabschnittes erstrecken, und ein Paar von Verbindungsstücken, die von dem Paar der Positionierungsabschnitte jeweils vorspringen. Die Verbindungsstücke sind mit den Lagerschenkeln jeweils im Eingriff. Der Pressabschnitt presst die Schaltvorrichtungen in die Wärmesenke. Die Positionierungsabschnitte sind in die Durchgangsbohrungen der elektrischen Leiterplatte jeweils eingesetzt.
Die weiteren Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verstanden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen bürstenlosen Motor eines Ausführungsbeispieles entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die eine obere Seite des Antriebssteuerungsschaltkreises in dem bürstenlosen Motor von 1 zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die eine untere Seite eines Antriebssteuerungsschaltkreises zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die eine obere Seite eines wesentlichen Teils einer elektrischen Leiterplatte zeigt, die in dem bürstenlosen Motor verwendet wird.
5 ist eine Draufsicht, die eine untere Seite des wesentlichen Teils der elektrischen Leiterplatte zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schaltvorrichtung zeigt, die in dem bürstenlosen Motor verwendet wird.
7 ist eine vordere Ansicht einer Wärmesenke, die in dem bürstenlosen Motor verwendet wird.
8 ist eine Draufsicht der Wärmesenke.
9 ist eine vordere Ansicht eines Pressteiles, das in dem bürstenlosen Motor verwendet wird.
10 ist eine Draufsicht des Pressteiles.
11 ist eine Seitenansicht des Pressteiles.
12 ist eine Vorderansicht, die einen verbundenen Zustand zwischen dem Pressteil und der Wärmesenke zeigt.
13 ist eine Vorderansicht, die einen befestigten Zustand des Pressteiles und der Wärmesenke mit der elektrischen Leiterplatte zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die den Festzustand des Pressteiles in der Wärmesenke mit der elektrischen Leiterplatte zeigt.
15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes A, umgeben durch eine gepunktete Linie in der 13.
16 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des Befestigungsteiles zeigt, das in einem Positionierungsstück des Pressteiles installiert ist.
17 ist eine schematische Ansicht, die ein Strömungslötverfahren zeigt, das in dem Herstellungsverfahren des bürstenlosen Motors verwendet wird.
18 ist eine schematische Ansicht, die eine raue spanend bearbeitete Oberfläche einer äußeren Umfangsoberfläche eines Lagerschenkels der Wärmesenke zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Bezug nehmend auf die 1 bis 18 ist ein Ausführungsbeispiel eines bürstenlosen Motors 1 gezeigt, der in einer Gebläseeinheit einer Klimatisierungseinheit für ein Fahrzeug verwendet wird.
Wie in der 1 gezeigt, ist der bürstenlose Motor 1 von einem Dreiphasentyp mit zweipolig aufgewickeltem Draht und weist einen Stator 2 auf, der mit einem Schaltkreisschutzgehäuse 20 und einem Rotor 3, der drehbar durch den Stator 2 gelagert ist, befestigt ist.
Der Stator 2 weist ein Gehäuse 4 auf, das in dem Schaltkreisschutzgehäuse 20 installiert ist, einen Kern 5, befestigt an einer äußeren Umfangsseite des Gehäuses 4, ein Paar von elektrischen Isolatoren 6a und 6b, die mit dem Kern 5 zusammengebaut sind, und drei Erregerspulen 7, die rund um den Kern 5 durch die elektrischen Isolatoren 6a und 6b gewickelt sind.
Das Gehäuse 4 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und ist in einer Säulenform gebildet. Ein Flanschabschnitt 4a springt nach außen von einem unteren Endabschnitt des Gehäuses 4 vor. Der Flanschabschnitt 4 ist an dem Schaltkreisschutzgehäuse 20, das aus Kunststoff hergestellt ist, durch einen schwingungsfesten Gummi 8 mittels Schrauben befestigt.
Der Kern 5 ist durch Laminieren einer Mehrzahl von Metallplatten hergestellt und an dem äußeren Umfangsabschnitt des Gehäuses 4 befestigt. Die drei Erregerspulen 7 sind rund um den Kern 5 durch das Paar von elektrischen Isolatoren 6a und 6b gewickelt. Die Erregerspulen 7 erzeugen ein Magnetfeld an dem Stator 2, wenn der Erregerstrom von dem Steuerungsschaltkreis 30, der in dem Schaltkreisschutzgehäuse 20 vorgesehen ist, aufgenommen wird.
Der Rotor 3 weist eine Motorwelle 10 auf, die drehbar durch das Gehäuse 4 durch ein Paar von Lagern 9a und 9b gelagert ist, ein Joch 11, das an einem spitzen Endabschnitt der Motorwelle 10 befestigt ist, und vier Permanentmagnete 12, die an einem inneren Umfang des Jochs 11 verbunden sind.
Ein Gebläselüfter (nicht gezeigt) einer Lüftereinheit für die Klimatisierungseinheit ist in der Lage an einem ersten Endabschnitt der Motorwelle 10 installiert zu werden. Ein Hauptteil der Motorwelle 10 durchdringt das Schaltkreisschutzgehäuse 20 und ein Sensormagnet 13 zum Erfassen einer Drehposition des Rotors 3 ist an einem zweiten Endabschnitt der Motorwelle 10 installiert. Der Sensormagnet 13 hat vier magnetisierte Abschnitte, die den vier Permanentmagneten 12 entsprechen. Jeder der magnetisierten Abschnitte des Sensormagnetes 13 hat eine Polarität, die die gleiche wie die des entsprechenden Permanentmagneten 12 ist.
Das Joch 11 ist aus Metall hergestellt und ist in einer Schüsselform gebildet. Ein Endabschnitt des Jochs 11, dessen Abschnitt einem Bodenmittelabschnitt einer Schüssel entspricht, wie in der 1 gezeigt, ist an der Motorwelle 10 befestigt, um den Außenumfang des Kerns 5 abzudecken. Die vier Permanentmagnete 12 sind an dem Innenumfang des Jochs 11 verbunden, um eine Drehkraft zu dem Rotor 3 in Folge der Zwischenwirkung zwischen dem Magnetfeld durch den Stator 2 und dem Magnetfeld durch den Permanentmagneten 12 zu erzeugen. Die Permanentmagneten 12 sind gegenüberliegend zu dem Kern 5 mit einem kleinen Abstand angeordnet und sind in vorbestimmten gleichen Abständen angeordnet, um alternierend (benachbart) einem positiv polarisierten Magneten und einen negativ polarisierten Magneten zu positionieren.
Das Schaltkreisschutzgehäuse 20 weist ein Paar von einem oberen Gehäuse 21 und einem unteren Gehäuse 22 auf. Der Antriebssteuerungsschaltkreis 30, der den Antriebsstrom zu den Erregerspulen 7 des Stators 2 zuführt, ist in dem Schaltkreisschutzgehäuse 20 aufgenommen. Der Antriebssteuerungsschaltkreis 30 weist einen Filterschaltkreis 31 zum Beseitigen von Schwankungen der zugeführten elektrischen Energie auf und einen Steuerungsschaltkreis 32 zum Steuern der Drehung des Rotors 3 durch zeitgenaues Schalten der Richtung des Antriebsstromes der zu den Erregerspulen 7 durch den Filterschaltkreis 31 zugeführt wird. Der Filterschaltkreis 31 des Antriebssteuerungsschaltkreises 30 ist in einem inneren Kunststoffgehäuse 33 vorgesehen, das in dem Schaltkreisschutzgehäuse 20 vorgesehen ist, wie in den 1 bis 3 gezeigt ist. Die 2 ist eine Draufsicht, die eine Oberseite des Antriebssteuerungsschaltkreises 30 zeigt. 3 ist eine Draufsicht, die eine Unterseite des Antriebssteuerungsschaltkreises 30 zeigt.
Busstangen 34 für die Verdrahtung sind durch Stanzen von Blech hergestellt und sind in das Innengehäuse 33 mittels Einsetzformens zusammengebaut, um ein Verdrahtungsmuster zu bilden. Außerdem sind verschiedene elektrische Teile, zum Beispiel ein elektrolytischer Kondensator 35, eine Drosselspule 36 vom gemeinsamen Modus und ein spannungsabhängiger Widerstand (ein veränderbarer Widerstand) 37 in dem Innengehäuse 33 installiert und mit den Verdrahtungsmustern verbunden. Der Filterschaltkreis 31 ist durch die Busstangen 34 und die elektrischen Teile, die in dem Innengehäuse 33 installiert sind, gebildet. Das Innengehäuse 33 mit dem Filterschaltkreis 31 ist an dem Installationsabschnitt, der rechtwinklig von der obersten Wand des oberen Gehäuses 21 vorspringt, mittels Schrauben befestigt, um an einer vorbestimmten Position in dem Schaltkreisschutzgehäuse 20 angeordnet zu sein.
Andererseits ist der Steuerungsschaltkreis 32 des Antriebssteuerungsschaltkreises 30 zum Steuern der Drehung des Rotors 3 und ist auf einer elektrischen Leiterplatte 40 vorgesehen, die innerhalb des Schaltkreisschutzgehäuses 20 befestigt ist, um oberhalb des Innengehäuses 33 angeordnet zu sein. Die elektrische Leiterplatte 40 weist ein vorbestimmtes Verdrahtungsmuster auf, das durch die Musterherstellung hergestellt wird. Außerdem sind in der elektrischen Leiterplatte 40 installiert elektrische Teile, zum Beispiel Schaltvorrichtungen 41, um Verändern der Richtung des Antriebsstromes, der zu den Erregerspulen 7 des Stators 5 durch den Filterschaltkreis 31 zugeführt wird, zu verändern, eine Steuerung IC 42 zum Steuern des Schaltzeitpunktes der jeweiligen Schaltvorrichtungen 41, Hall-Effektvorrichtungen 43 zum Erfassen der Drehposition des Rotors 3 in Verbindung mit dem Sensormagnet 13 und ein elektrischer Kondensator 44. Die elektrischen Teile und ein Verdrahtungsmuster, vorgesehen auf der elektrischen Leiterplatte 40, bilden den Steuerungsschaltkreis 32.
Die elektrische Steuerplatte 40 mit dem Steuerungsschaltkreis 32 ist oberhalb des Innengehäuses 33 angeordnet und ist an dem oberen Gehäuse 21 durch das innere Gehäuse 33 befestigt. Ein vorbestimmter Abschnitt der Verdrahtungsbusstange 34 ist aufwärts gebogen und bei einer vorbestimmten Position der elektrischen Leiterplatte 40 verlötet, so dass der Filterschaltkreis 31 und der Steuerungsschaltkreis 32 miteinander e lektrisch verbunden sind. Der Filterschaltkreis 31 ist mit den Erregerspulen 7 des Stators 5 durch Anschlussstifte 46 elektrisch verbunden, die die Busstangen 45 und das obere Gehäuse 21, das mit dem Innengehäuse 33 zusammengebaut ist, durchdringen, so dass der Antriebsstrom von dem Antriebssteuerungsschaltkreis 30 zu den Erregerspulen 7 zugeführt wird.
Der Steuerungsschaltkreis 32 erfasst, das durch den Sensormagnet 13, installiert an dem Basisendabschnitt der Motorwelle 10, erzeugte Magnetfeld mittels der drei Hall-Effektvorrichtungen 43. Der Steuerungsschaltkreis 32 steuert demzufolge die Drehung des Rotors 3 in einer Weise, dass die Steuerung IC 42 den Schaltzeitpunkt der Schaltvorrichtungen 41 auf der Basis des Erfassungssignals von den Hall-Effektvorrichtung 43 steuert. Noch genauer, der Sensormagnet 13 hat vier magnetisierte Bereiche in Übereinstimmung mit der Anordnung der vier Permanentmagneten 14 des Rotors 4, so dass die Polaritäten der vier Magnetbereiche des Sensormagneten 13 alternierend entsprechend der Polarisierung der Permanentmagneten 12 verändert werden. Außerdem werden die Sensormagneten 13 synchron mit der Drehung des Rotors 3 gedreht. Demzufolge wird durch Erfassung des Magnetfeldes des Sensormagneten 13 mittels der Hall-Effektvorrichtung 43 die Drehposition des Rotors 3 erfasst. Der Steuerungsschaltkreis 32 steuert richtig die Drehung des Rotors 3 durch die Steuerung des Schaltzeitpunktes der Schaltvorrichtungen 41 mittels der Steuerung IC 42.
Hierin nimmt das Erfassungssignal, das von jeder Hall-Effektvorrichtung 43 zu der Steuerung IC 42 zugeführt wird, im Wesentlichen einen sehr kleinen Spannungswert von ungefähr 100 mv ein. Demzufolge tendiert das Erfassungssignal von jeder Hall-Effektvorrichtung 43, durch Störung von Radiowellen beeinflusst zu werden. Demzufolge ist es sehr wichtig, den Einfluss der Störung der Radiowellen zu unterdrücken, um die Drehung des Rotors 3 genau zu steuern.
Um den Einfluss der Störung der Radiowellen auf das Erfassungssignal, das von der Hall-Effektvorrichtung 43 erfasst wird, zu unterdrücken, wird es bevorzugt, dass ein Abstand zwischen dem Paar von den Verdrahtungsmustern für eine Plusseite und eine Minusseite so kurz wie möglich festgelegt wird. Falls der Abstand zwischen dem Paar der Verdrahtungsmuster groß ist und wenn die Störung der Radiowellen erzeugt werden, werden die auf dem Signal überlappenden Geräusche zwischen der Plusseite und der Minusseite ungleich. Diese ungleichen Überlappungen der Geräusche auf die Plus- und auf die Minusseite der Verdrahtungsmuster führen zu einer Schwankung des Durchquerens des Nullpunktes und zeigen sich als Erfassungsfehler. Demzufolge wird es bevorzugt, dass der Abstand zwischen dem Paar der Verdrahtungsmuster der Plus- und der Minusseite, die die Hall- Effektvorrichtung 43 und die Steuerung IC 42 verbinden, klein ist, so dass die überlappenden Geräusche auf den Signalen in Folge der Störung der Radiowellen auf die Plusseite und auf die Minusseite der Verdrahtungsmuster äquivalent angewendet werden, um den Erfassungsfehler der Hall- Effektvorrichtung 43 in Folge der Störungen durch die Radiowellen zu unterdrücken.
Die Verdrahtungsmuster, die jede der Hall- Effektvorrichtung 43 und die Steuerung IC 42 verbinden, sind vorzugsweise in den anderen Verdrahtungsmustern vorgesehen, so dass der Abstand zwischen dem Paar der Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 festgelegt wird, um kleiner als 1 mm zu sein. Demzufolge ist das Paar der Verdrahtungsmuster parallel angeordnet, wie in den 4 und 5 gezeigt, um nicht im Abstand zwischen den Verdrahtungsmustern zu schwanken. Die 4 ist eine Draufsicht, die eine Unterseite eines wesentlichen Teils der elektrischen Leiterplatte 40 zeigt, und 5 ist eine Draufsicht, die eine obere Seite des wesentlichen Teils der elektrischen Leiterplatte 40 zeigt. Die Punkte A1, B1, C1, D1, E1 und F1, die in der 4 gezeigt sind, sind mit den Punkten A2, B2, C2, D2, E2 und F2 der 5 jeweils durch Durchgangsbohrungen verbunden.
Außerdem wird es bevorzugt, die Länge des Paares der Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder der Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 so kurz wie möglich zu verkürzen, um den Einfluss der Störung durch die Radiowellen auf die Erfassungssignale der Hall- Effektvorrichtung 43 zu unterdrücken. Das heißt, durch Verkürzen der Länge des Paares der Verdrahtungsmuster wird die Fläche zum Aufnehmen der Störung durch die Radiowellen vermindert, und demzufolge wird auch die Überlappung der Geräusche auf das Erfassungssignal ebenso vermindert.
Demzufolge ist der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung derart angeordnet, dass die Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 vorzugsweise in den anderen Verdrahtungsmustern vorgesehen sind, die in der elektrischen Leiterplatte 40 vorgesehen sind und sind so kurz wie möglich gemacht.
Außerdem wird es bevorzugt, im Hinblick auf das Unterdrücken des Einflusses der Störungen durch die Radiowellen auf die Erfassungssignale der Hall- Effektvorrichtung 43, die anderen Verdrahtungsmuster nicht zwischen das Paar der Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 anzuordnen.
Demzufolge ist der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung derart angeordnet, dass die Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall- Effektvor richtung 43 und der Steuerung IC 42 vorzugsweise in den anderen Verdrahtungsmustern vorgesehen sind, die in der elektrischen Leiterplatte 40 vorgesehen sind und die angeordnet sind, um nicht die anderen Verdrahtungsmuster zwischen das Paar der Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall-Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 anzuordnen.
Außerdem ist der Kondensator 47 zum Reduzieren der Geräusche, die die Erfassungssignale der Hall- Effektvorrichtung 43 überlappen, zwischen den Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 angeordnet. Noch genauer, der Kondensator 47 ist in der Nähe eines Zwischenabschnittes zwischen jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 angeordnet. Diese Anordnung des Kondensators 47 wird im Hinblick auf die Reduzierung der Geräusche der Signale bevorzugt, da der Kondensator 47 angeordnet ist, wie bereits oben erwähnt, um effektiv zu funktionieren für eine Verminderung des Geräusches, das auf das Signal von jeder Hall- Effektvorrichtung 43 überlappt. Demzufolge ist der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung derart angeordnet, dass die Verdrahtungsmuster zum Verbinden jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 vorzugsweise in den anderen Verdrahtungsmustern vorgesehen sind, die in der elektrischen Leiterplatte 40 gebildet sind, und dass der Kondensator 47 zum Vermindern der Geräusche in der Nähe eines Zwischenabschnittes zwischen jeder Hall- Effektvorrichtung 43 und der Steuerung IC 42 so nahe wie möglich angeordnet ist.
Da der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung derart angeordnet ist, dass die Geräusche auf die Signale der Hall- Effektvorrichtung 43 durch verschiedene besondere Anordnungen unterdrückt werden, ist es möglich, dass die Steuerung IC 42 den Schaltzeitpunkt der Schaltvorrichtungen 41 auf der Grundlage des Erfassungssignals von jeder Hall- Effektvorrichtung 43 richtig steuert. Das ermöglicht den Drehbetrieb des Rotors 3 um genau gesteuert zu werden. Außerdem, da es nicht notwendig ist, spezielle Teile zum Unterdrücken des Einflusses der Störung durch Radiowellen zu verwenden, wird die Anzahl der zu verwendeten Teile des bürstenlosen Motors 1 nicht erhöht. Da es überdies nicht notwendig ist, eine spezielle Hall- Effektvorrichtung zu verwenden, die eine hohe Erfassungssensibilität besitzt, wird es möglich, eine geeignete Drehsteuerung sicherzustellen ohne die Kosten der Teile des bürstenlosen Motors 1 zu erhöhen.
Wie in der 6 gezeigt, dienen die Schaltvorrichtungen 41 zum Schalten der Richtung des Stromes, der zu den Erregerspulen 7 des Stators 7 zugeführt wird, und sind vom MOS-FET (modifizierter Feldeffektschaltkreis) Transistor eines Belichtungs typs. Dieser FET Transistor, der als eine Schaltvorrichtung 41 wirkt, ist derart aufgebaut, dass ein Führungsrahmen 51 aus einem Kunststoffformabschnitt 50 belichtet wird. Außerdem kann ein MOS-FET Transistor eines abgedeckten Typs als die Schaltvorrichtung 41 verwendet werden.
Die Anschlüsse 52 von jeder Schaltvorrichtung 41 sind an einem nahen Abschnitt zu dem Kunststoffformabschnitt 50, wie in der 6 gezeigt, rechtwinklig gebogen. Außerdem sind freie Endabschnitte der Anschlüsse 52 in vorbestimmte Positionen der elektrischen Leiterplatte 40 eingesetzt und sind mit der elektrischen Leiterplatte 40 mittels einer gelöteten Verbindung elektrisch verbunden.
Der Kunststoffformabschnitt 50 von jeder Schaltvorrichtung 41 wird durch ein Pressteil 60 so gedrückt, dass der Führungsrahmen 51, der an dem Kunststoffformabschnitt 50 ausgesetzt wird, gepresst wird in und bei einer Wärmesenke 70 eingesetzt wird. Daher ist eine isolierende und Wärme leitende dünne Platte (nicht gezeigt) zwischen den Schaltvorrichtungen 41 und der Wärmesenke 70 vorgesehen, wobei die elektrische Isolierung zwischen der Schaltvorrichtung 41 und der Wärmesenke 70 gesichert wird und dadurch nur die durch die Schaltvorrichtungen 41 erzeugte Wärme durch die isolierende und Wärme leitende dünne Platte auf die Wärmesenke 70 übertragen wird.
Wie in den 7 und 8 gezeigt, ist die Wärmesenke 70 in einer Kanalform gebildet und ist durch ein seitlich sich erstreckenden Abschnitt 72 aufgebaut, der eine Mehrzahl von Abstrahlungsrippen 71 hat und eine Paar von Tragschenkeln 73, die sich rechtwinklig von den seitlichen beiden Endabschnitten des Abstrahlungsabschnittes 72 erstrecken.
Eine Positionierungsvorsprung 74 zum Unterdrücken der Fehlregistrierung der Schaltvorrichtungen 41 relativ zu der Wärmesenke 70 und ein Verbindungsvorsprung 75 zum Verbinden der Wärmesenke 70 und des Pressteils 60 springen an einer inneren Oberfläche von jedem der Tragschenkel 73 nach innen vor.
Das Pressteil 60 ist durch ein ausgestanztes Plattenfedermaterial in eine vorbestimmte Form hergestellt und durch Biegen von vorbestimmten Positionen eines Teiles der vorbestimmten Form. Wie in den 9 bis 11 gezeigt, weist das Pressteil 60 einen Pressabschnitt 61 auf, der sich seitlich entsprechend des Abstrahlungsabschnittes 72 der Wärmesenke 70 erstreckt, ein Paar von Positionierungsabschnitten 62, die von beiden Endabschnitten des Pressabschnittes 61 vorspringen, und Verbindungsstücke 63a und 63b, die sich nach außen von Endabschnitten des Positionierungsabschnittes 62 erstrecken.
Eine Mehrzahl von Federstücken 64 ist seitlich in dem Pressabschnitt 61 an vorbestimmten Intervallen, die der Anordnung der Schaltvorrichtungen 41 entsprechen, vorgesehen. Die Federstücke 64 sind nach oben gebogen von dem Pressabschnitt 61, wie in der 11 gezeigt, um die Schaltvorrichtungen 41 zu der Wärmesenke 70 zu drücken. Eine Mehrzahl von Positionierungsstücken 65 ist zwischen den Federstücken 64 in dem Pressabschnitt 61 vorgesehen, um die Position von jeder Schaltvorrichtung 41 zu begrenzen.
Ein Paar von Umgebungswänden 66 ist an vorderen und hinteren Längsumfängen des Pressabschnittes 61 nach oben vorgesehen, wie in den 10 und 11 gezeigt. Die Umgebungswände 66 verbessern die Steifigkeit des Pressabschnittes 61 und funktionieren als eine Abschirmplatte zum Abschirmen von Geräuschen in den Schaltvorrichtungen 41.
Wie in der 12 gezeigt, trägt das Pressteil 60 die Schaltvorrichtungen 41 mittels der Federstücke 64 des Pressabschnittes 61 und ist dann gegenüberliegend zu der inneren Oberfläche der Wärmesenke 70 angeordnet, so dass das Pressteil 60 durch die Tragschenkel 73 und dem Abstrahlungsabschnitt 71 der Wärmesenke 70 umgeben ist. Die Verbindungsstücke 63a und 63b, gebildet an beiden Endabschnitten des Pressabschnittes 61, sind an den Verbindungsabschnitten 75 der Wärmesenke 70 aufgehängt, so dass das Pressteil 60 mit der Wärmesenke 70 verbunden ist. Unter diesem verbundenen Zustand des Pressteiles 60 und der Wärmesenke 70 sind die Federstücke 64 des Pressabschnittes 61 in die abwärtige Richtung elastisch deformiert und demzufolge besteht eine Vorspannung der Schaltvorrichtungen 41 zu dem Abstrahlungsabschnitt 71 der Wärmesenke 70. Demzufolge sind die Schaltvorrichtungen 41 im Presskontakt mit dem Abstrahlungsabschnitt 71 der Wärmesenke 70.
Wie in den 13 bis 15 gezeigt, sind untere Endabschnitte des Paares der Tragschenkel 73 in Kontakt mit der elektrischen Leiterplatte 40, während sie mit dem Pressteil 60 verbunden sind, so dass die Wärmesenke 70 an der elektrischen Leiterplatte 40 angeordnet ist. Die Abstrahlungsrippen 72, die an dem Abstrahlungsabschnitt 72 vorgesehen sind, sind nach außen des Schaltkreisschutzgehäuses 20 durch eine Öffnung 21a des oberen Gehäuses 21, wie in der 1 gezeigt, freigelegt. Außerdem ist das Pressteil 60, das mit der Wärmesenke 70 verbunden ist, im Verhältnis zu der elektrischen Leiterplatte 40 durch Einsetzen der Positionierungsabschnitte 62 des Pressteiles 60 in ein Paar von Durchgangsbohrungen 49 der elektrischen Leiterplatte 40 korrekt festgelegt.
Ein Befestigungsabschnitt 67 ist an einem freien Endabschnitt von jedem der Positionierungsabschnitt 62 gebildet und ist mit der unteren Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40 aufgehängt, so dass das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 an der elektrischen Leiterplatte 40 befestigt sind. Wie in der 12 gezeigt, ist jeder der Befestigungsabschnitte 67 durch Bilden eines umgekehrten U-förmigen Schlitzes in dem Positionierungsabschnitt 62 und durch Biegen eines Abschnittes, der durch den umgekehrten U-förmigen Schlitz nach außen gebildet wird, gebildet.
Wenn ein Lotmaterial auf die untere Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40 aufgebracht wird, funktionieren die Befestigungsabschnitte 67, um das Lotmaterial, das in die Durchgangsbohrungen 49 der elektrischen Leiterplatte 40 und die Positionierungsabschnitte 62 aufgebracht wird, aufzunehmen.
Das heißt, wenn das Lotmaterial auf die untere Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40 aufgebracht wird, wird das Lotmaterial, das in die Durchgangsbohrungen 49 und die Nachbarschaft derselben aufgebracht wird, durch die Befestigungsabschnitte 67 getragen. Dann werden durch das Erstarren des Lotmaterials das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 an vorbestimmten Positionen relativ zu der elektrischen Leiterplatte 40 fixiert.
Außerdem hat der Befestigungsabschnitt 67 eine Funktion zum Verhindern, dass das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 nicht von der elektrischen Leiterplatte 40 gelöst werden, wenn kein Lotmaterial auf die untere Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40 aufgebracht wird.
Bei diesem Installationsaufbau des bürstenlosen Motors 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung wird es möglich, das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 relativ zu der elektrischen Leiterplatte 40 zu befestigen, während sie zu der elektrischen Leiterplatte 40 korrekt positioniert sind. Dies ermöglicht den extrem effektiven Installationsvorgang des Pressteiles 60 und der Wärmsenke 70 und demzufolge wird es möglich, die Produktionskosten des bürstenlosen Motors 1 zu vermindern.
Außerdem ist das Lotmaterial, das in den Durchgangsbohrungen 49 und in der Nachbarschaft derselben angewandt wird, gelagert durch und fest geworden an dem Befestigungsabschnitt 67, der an dem freien Endabschnitt des Positionierungsabschnittes 62 des Pressteiles 60 gebildet ist. Demzufolge sind selbst dann, wenn das Pressteil 60 aus einem Material hergestellt wird, das eine schwache Hafteigenschaft hat, zum Beispiel rostfreier Stahl, das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 richtig an der elektrischen Leiterplatte 40 durch das Löten befestigt.
Außerdem ermöglicht dieser Installationsaufbau des Pressteiles 60 und der Wärmesenke 70 die Form des Pressteiles 60 und der Wärmesenke 70 einfach und leicht zu formen. Demzufolge ist es möglich, die Produktionskosten des bürstenlosen Motors 1 beträchtlich zu vermindern.
Es wird verstanden werden, dass die Form der Befestigungsabschnitte 67 nicht auf die Form, die in der 12 gezeigt wird, begrenzt ist und frei gewählt werden kann, soweit sie derart angeordnet ist, dass die frei angeordneten Befestigungsteile das Lotmaterial aufnehmen können, das in den Durchgangsbohrungen 49 den Positionierungsabschnitten 62 und in der Nachbarschaft derselben aufgebracht wird. Zum Beispiel können die Positionierungsabschnitte 62 derart gebildet werden, dass ein Teil des Positionierungsabschnittes 62 der in der Durchgangsbohrung 49 angeordnet ist, mit einem Ausschnittabschnitt versehen ist, einer Vertiefung oder mit einer Durchgangsbohrung, in die das Lotmaterial leicht in die Durchgangsbohrung oder in den Positionierungsabschnitt 62 leicht zugeführt werden kann. In solch einem Fall funktioniert der Ausschnittabschnitt, die Vertiefung oder die Durchgangsbohrung als ein Befestigungsteil und ermöglicht dem Lotmaterial in der Durchgangsbohrung 49 und in der Nachbarschaft derselben aufgebracht zu werden.
Überdies kann der Befestigungsabschnitt 67 durch Ausbilden von Schlitzen auf der rechten und der linken Seite des Positionierungsabschnittes 62 gebildet werden, wie in der 16 gezeigt, und durch Biegen der Schlitzseitenflächen nach außen.
Im Wesentlichen wird das Löten der elektrischen Teile an der elektrischen Leiterplatte 40 durch ein Fließlötverfahren (ein Fließlötvorgang) ausgeführt. Dieses Fließlötverfahren wird in einer Weise ausgeführt, dass die untere Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40, die durch einen Förderer 81 zugeführt wird, mit geschmolzenem Lotmaterial eines Lötbades 80 im Kreislaufverfahren zugeführt wird, so dass das geschmolzene Lotmaterial an vorbestimmten Abschnitten der elektrischen Leiterplatte 40 verbunden wird und dann abgekühlt und erstarrt werden wird.
Wenn das Löten der elektrischen Leiterplatte 40 durch das Fließlötverfahren ausgeführt wird und wenn ein unterer Endabschnitt von jedem Tragschenkel 73 der Wärmesenke 70 von der unteren Oberfläche der elektrischen Leiterplatte 40 nach unten vorspringt, wird unnötiges oder überflüssiges Lotmaterial an dem unteren Endabschnitt von jedem Tragschenkel 73 verbunden. Solch Verbinden von überschüssigem Lotmaterial erfordert einen Lotmaterialentfernungsvorgang und fordert demzufolge die Erhöhung der Produktionsschritte. Selbst wenn ein Stück von entferntem Lotmaterial an der elektri schen Leiterplatte 40 verbunden wird, kann der Steuerungsschaltkreis 32, der auf der elektrischen Leiterplatte 40 gebildet ist, inkorrekt betrieben werden.
Der bürstenlose Motor 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch derart angeordnet, dass die Wärmesenke 70 an der elektrischen Leiterplatte 40 in einem Zustand angeordnet ist, dass der untere Endabschnitt von jedem Tragschenkel 73 mit der elektrischen Leiterplatte 40 in Kontakt ist und an der elektrischen Leiterplatte 40 mittels der Befestigungsabschnitte 67 des Pressteiles 60 befestigt ist, während das Positionieren der Wärmesenke 70 relativ zu der elektrischen Leiterplatte 40 beibehalten wird. Demzufolge wird bei dieser Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung das zuvor genannte Problem von unnötigem Lotmaterial effektiv verhindert. Demzufolge erleichtert der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung die komplizierten Arbeiten, wie zum Beispiel die Arbeit zum Entfernen von unnötigem Lotmaterial, und verhindert einen irrtümlichen Betrieb des Steuerungsschaltkreises 32, dessen Betrieb durch das Verbinden von unnötigem Lotmaterial mit der elektrischen Leiterplatte 40 verursacht würde.
Da außerdem der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung Probleme verhindert, dass die Temperatur in dem Lötbad 80, das in der 17 gezeigt ist, durch das in Kontakt kommen der unteren Endabschnitte der Tragschenkel 73 der Wärmesenke 70 mit dem Lotmaterial in dem Lötbad 80 vermindert wird, und dass die Temperatur der Wärmesenke 70 hoch wird, um so die Wärmeabstrahlungsleistung derselben zu vermindern.
Da es möglich ist, das Pressteil 60 und die Wärmesenke 70 leichter zu machen, unterdrückt der bürstenlose Motor 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Problem, dass die elektrische Leiterplatte 40 mit dem Pressteil 60 und der Wärmesenke 70 in das Lötbad 80 versinkt.
Überdies gibt es, wenn die elektrischen Teile an der elektrischen Leiterplatte 40 mittels des Fliesslötverfahrens installiert werden, selbst dann, wenn die Tragschenkel 73 der Wärmesenke 70 nicht von der unteren Seite der elektrischen Leiterplatte 40 vorspringen, eine Möglichkeit, dass geschmolzenes Lotmaterial des Lötbades 80 auf die obere Seite der elektrischen Leiterplatte 40 spritzt und mit den Tragschenkeln 73 der Wärmesenke 70 verbunden wird.
Um solch ein Problem zu verhindern, werden die äußeren Umfangsoberflächen der Tragschenkel 73 des bürstenlosen Motors 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung in raue Oberflächen mittels der rauen Oberflächenbearbeitung, zum Beispiel Rändeln oder Sandblasen spanend verarbeitet, wie in der 18 gezeigt. Mit dieser Anordnung der äußeren Umfangsoberflächen der Tragschenkel 73 wird selbst dann, wenn verspritztes Lotmaterial an den Tragschenkeln 73 verbunden ist, das Lotmaterial leicht von den Oberflächen lösbar und demzufolge wird das Befestigen des Lotmaterials an den Tragschenkeln 73 wirksam unterdrückt.
Obwohl die zuvor genannte Erfindung in Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Modifikationen und Variationen des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles werden für diejenigen, die Fachleute auf diesem Gebiet sind, im Lichte der obigen Lehren auftreten. Der Umfang der Erfindung wird in Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Anordnungsaufbau eines bürstenlosen Motors (1), aufweisend: eine Leiterplatte (40), aufweisend einen Steuerschaltkreis (32) zum Steuern einer Drehung eines Rotors (3) relativ zu einem Stator (2) des bürstenlosen Motors (1) und Durchgangsbohrungen (49); eine Wärmesenke (70), aufweisend einen Wärmeabstrahlungsabschnitt (72) und ein Paar von Tragschenkeln (73), die sich von gegenüberliegenden Seiten des Wärmeabstrahlungsabschnittes (72) erstrecken, wobei ein freier Endabschnitt jedes Tragschenkels (73) mit der elektrischen Leiterplatte (40) in Kontakt ist; eine Mehrzahl von Schaltvorrichtungen (41), elektrisch verbunden mit der elektrischen Leiterplatte (40), wobei die Schaltvorrichtungen (41) eine Richtung des zu den Erregerspulen (7) des Stators (2) zugeführten Antriebsstromes steuern; und ein Pressteil (60), aufweisend einen Pressabschnitt (61), ein Paar von Positionierungsabschnitten (62), die sich von gegenüberliegenden Endabschnitten des Pressabschnittes (61) erstrecken, und ein Paar von Verbindungsstücken (63a, 63b), die sich jeweils von dem Paar der Positionierungsabschnitte (62) erstrecken, wobei die Verbindungsstücke (63a, 63b) jeweils mit den Tragschenkeln (73) im Eingriff sind, die Pressabschnitte (61) die Schaltvorrichtungen (41) zu der Wärmesenke (70) pressen und die Positionierungsabschnitte (62) jeweils in die Durchgangsbohrungen (49) der elektrischen Leiterplatte (40) eingesetzt sind.
Bürstenloser Motor (1), der einen Anordnungsaufbau nach Anspruch 1 aufweist, außerdem aufweisend: einen Stator (2), aufweisend eine Mehrzahl von Erregerspulen (7); und einen Rotor (3), relativ zu dem Stator (2) drehbar; wobei das Paar der Tragschenkel (73) sich von gegenüberliegenden Endabschnitten des Wärmeabstrahlungsabschnittes (72) erstreckt.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 2, wobei jeder der Positionierungsabschnitte (62) des Pressteiles (60) ein Befestigungsteil zum Befestigen des Pressteiles (60) und der Wärmesenke (70) an der elektrischen Leiterplatte (40) hat.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 3, wobei das Befestigungsteil mit der elektrischen Leiterplatte (40) verlötet ist.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jeder der Tragschenkel (73) der Wärmesenke (70) aufweist einen Positionierungsvorsprung (74) zum Unterdrücken der Fehlausrichtung der Schaltvorrichtungen (41) relativ zu der Wärmesenke (70) und einem Verbindungsabschnitt (75) zum Verbinden der Wärmeableitungssenke (70) und des Pressteiles (60), wobei der Positionierungsvorsprung (74) und der Verbindungsvorsprung (75) von einer Innenoberfläche von jedem der Tragschenkel (73) nach einwärts vorspringen.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Pressteil (60) außerdem aufweist ein Paar von Befestigungsabschnitten (67), die an freien Endabschnitten der Positionierungsabschnitte (62) gebildet sind, und die Befestigungsabschnitte (67) mit einer unteren Oberfläche der elektrischen Leiterplatte (40) gehängt sind.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 6, wobei der Befestigungsabschnitt (67) einen umgekehrt U-förmigen Einschnitt, geschlitzt an dem Positionierungsabschnitt (62) und einen nach außen gebogenen Abschnitt, gebildet durch den umgekehrt U-förmigen Schlitz, enthält.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 6, wobei der Befestigungsabschnitt (67) Schlitze auf den rechten und linken Seiten jedes Positionierungsabschnittes (62) und nach außen gebogene Seitenteile, gebildet durch die Schlitze, enthält.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Positionierungsabschnitte (62) des Pressteiles (60) derart gebildet sind, dass ein Teil von jedem Positionierungsabschnitt (62), angeordnet in der Durchgangsbohrung (49), mit einem von einem Ausschnitt, einer Vertiefung oder einer Durchgangsbohrung (49) versehen ist, so dass das Lotmaterial leicht zu der Durchgangsbohrung (49) der elektrischen Leiterplatte (40) und den Positionierungsabschnitt (62) zugeführt werden kann.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Pressteil (60) außerdem eine Mehrzahl von Federstücken (64) aufweist, die seitlich in dem Pressabschnitt (61) des Pressteiles (60) vorgesehen sind und die von dem Pressabschnitt (61) aufwärts gebogen sind, um die Schaltvorrichtungen (41) zu der Wärmesenke (70) zu drücken.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 10, wobei das Pressteil (60) außerdem eine Mehrzahl von Positionierungsstücken (65) aufweist, die zwischen den Federstücken (64) vorgesehen sind, um Positionen der Schaltvorrichtung (41) zu begrenzen.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei ein Paar von umgebenden Wänden (66) und vordere und hintere Längsumfänge des Pressabschnitts (61) des Pressteiles (60) vorgesehen sind, um die Steifigkeit des Pressabschnittes (61) zu verbessern und um als eine Abschirmtafel zum Abschirmen von Störungen zu den Schaltvorrichtungen (41) zu funktionieren.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei der Wärmeabstrahlungsabschnitt (72) der Wärmesenke (70) eine Mehrzahl von Rippen (71) enthält.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei jede der Schaltvorrichtungen (41) eine Mehrzahl von Anschlüssen (52) hat, die an einem nahen Abschnitt zu einem Transistor der Schaltvorrichtung (41) rechtwinklig gebogen sind, und freie Endabschnitte der Anschlüsse (52) in vorbestimmte Positionen der elektrischen Leiterplatte (40) eingesetzt sind und an der elektrischen Leiterplatte (40) verlötet sind.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das Pressteil (60) aus einem Stanzplatten- Federmaterial hergestellt ist.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 6, wobei die Befestigungsabschnitte (67) Lotmaterial, aufgebracht in den Durchgangsbohrungen (49) und den Positionierungsabschnitten (62) aufnehmen.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, wobei Außenoberflächen der Tragschenkel (73) und der Wärmesenke (70) raue Oberflächen haben, so dass Lotmaterial, verbunden auf den Außenoberflächen, leicht abgelöst wird.
Bürstenloser Motor (1) nach Anspruch 17, wobei die rauen Oberflächen durch Rändeln oder Sandstrahlen hergestellt werden.
Bürstenloser Motor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, wobei die Positionierungsabschnitte (62) in die Durchgangsbohrungen (49) der elektrischen Leiterplatte (40) jeweils so eingesetzt sind, dass das Pressteil (60) und die Wärmesenke (70) an vorbestimmten Positionen relativ zu der elektrischen Leiterplatte (40) angeordnet sind.