JP2000188850A - 温度検出素子を内蔵したモータ - Google Patents
温度検出素子を内蔵したモータInfo
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Abstract
度検出素子の固定は、ネジ止めや接着等の人手による作
業で生産性が低く、ICの急激な発熱に対して追従しな
いという課題があった。 【解決手段】 モータ駆動IC10のリード脚13近傍
に温度検出素子12を半田付けにて固定することによ
り、熱伝導率の良いリード脚から温度を検出し、温度の
追従性を良くすると共に、半田付け作業だけで、温度検
出素子を取り付けることができ、温度検出素子の追従性
が良くかつ生産性が良いモータを得ることができる。
Description
したモータに関連した温度検出素子のプリント配線板へ
の取り付け構造に関するものである。
駆動ICで過熱保護をもたないICにおいては、モータ
の過負荷状態やロック状態を検出するため、正特性サー
ミスタや負特性サーミスタ、温度ヒューズや温度リレー
等温度を検出する素子をICにネジ止めしたり、温度上
昇する部分に接着材等で固定していた。
度検出素子を一体モールドし、熱的に結合することもあ
った。
パワー素子に対する温度検出素子取り付けの従来例を示
す。
ためのパワートランジスタ19を実装し、正特性サーミ
スタ(ディスクリート部品)12aをパワートランジス
タ19と共締めでヒートシンク21に固定している。正
特性サーミスタ(ディスクリート部品)12aの温度に
よる抵抗値の変化を利用して、パワートランジスタ19
のベース電流を制限することで、モータ巻線(図示せ
ず)およびパワートランジスタ19の過熱や破損を防い
でいる。このようなネジ止めによるものは確実に熱結合
できるが、取り付け作業が手作業によるため非常に手間
がかかっていた。
度リレーを接着材で固定するものもあるが、これも人間
による手作業が必要で、非常に手間がかかっていた。
サーミスタ(表面実装部品)12bを実装し、モータド
ライブIC(ディスクリート部品)10aを含めてモー
ルド樹脂6でモールドし、モータ巻線4とモータドライ
ブIC(ディスクリート部品)10aをモールド樹脂6
で熱結合させ、正特性サーミスタ(表面実装部品)12
bに熱を伝えるものである。この場合、モールド樹脂の
熱伝導率が約2.7×10- 3cal/cm・sec・℃とそれほど高
くないため、モータドライブIC10a中心の接合温度
と正特性サーミスタ12bによる温度検出に大きな差異
が生じており、モータドライブIC10aの温度が急激
に上昇する場合は追従が悪く、モータドライブIC10
aが破損する可能性があった。
モータ駆動IC近傍に取り付ける場合、取り付けに非常
に時間がかかったり、またモータ駆動ICの接合温度に
対して、温度検出素子が取り付けられた箇所の温度に大
きな差が生じる等の課題があった。
動ICのリード脚の近傍に配置することで、熱伝導率の
よいICのリード脚(材質は銅)より伝わってくる温度
を検出することで接合温度により近い温度を検出するこ
とができる。
装半田付けにより発熱部と温度検出素子の熱結合を容易
に行うことができる。
いうところの、金属板を積層した積層体と、前記積層体
に絶縁部材を介して巻装された巻線と、前記絶縁部材に
固定され前記巻線の終端と電気的に接続された端子片と
で構成された固定子と、前記端子片に電気的に接続され
るプリント配線板と前記プリント配線板に実装されたモ
ータ駆動ICで構成されるモータであって、温度検出素
子を前記モータ駆動ICのリード脚の近傍に設置したこ
とを特徴とする温度検出素子を内蔵したモータとは、け
い素鋼等の金属板を積層した積層体を絶縁部材で絶縁
し、その上にモータ巻線を巻き付けると共に、絶縁部材
に固定され、巻線をかしめた端子片からなる固定子に、
端子片を介して電気的に接続されるプリント配線板と前
記プリント配線板に実装されたモータ駆動ICで構成さ
れたモータであって、過熱保護、ロック保護検出のため
の温度検出素子をモータ駆動ICのリード脚近傍に実装
配置したもので、材質が銅製で熱伝導率の高いICのリ
ード脚の温度を温度検出素子に伝えることで接合部に近
い温度を検出でき、また温度の急激な変化を検出するこ
とができるという作用がある。
ろの、モータ駆動ICのリード脚を実装する銅箔と、温
度検出素子を実装する銅箔を一体形状とし、前記リード
脚と前記温度検出素子を半田にて熱結合することを特徴
とする温度検出素子を内蔵したモータとは、モータ駆動
ICのリード脚と温度検出素子の熱的接続をプリント配
線板に印刷された銅箔だけでなく、モータ駆動ICのリ
ード脚と温度検出素子のプリント配線板に対する実装位
置をより接近させ、部品実装の際に使用する半田で前記
ICリード脚と前記温度検出素子を熱結合させるもの
で、プリント配線板の銅箔に加えて、半田(錫+鉛)が
付着することでより熱が伝わり易くなり、請求項1の内
容に対して、さらに熱結合力を強めるという作用があ
る。
ろの、温度検出素子をプリント基板に実装した部分のプ
リント配線板を前記温度検出素子を囲むようにプリント
基板を貫通する貫通穴を設けたことを特徴とする温度検
出素子を内蔵したモータとは、モータ駆動ICのリード
脚の近傍に実装された温度検出素子のまわりを囲んでプ
リント配線板を貫通する貫通穴を設けたもので、モータ
駆動ICの接合部の熱がICリード脚を伝って温度検出
素子に伝わるがプリント配線板に熱は奪われるため、温
度検出素子を囲んで貫通穴を設けることで、プリント配
線板への熱の拡散を避けることでよりICの接合温度に
近い温度を検出できる。請求項1および請求項2の内容
に対してさらに熱結合力を強めるという作用がある。
図4、図5、図6、図7、図8に基づいて説明する。図
4(a)から(e)において、けい素鋼板を積層した積
層体1を絶縁部材2にて絶縁し、そこにモータ巻線4を
巻き付ける。絶縁部材2は端子片3が固定される構造と
し、モータ巻線4を端子片3にかしめたものを、絶縁部
材2に固定する。積層体1を複数個組み合わせて、固定
子5とする。端子片3は、三相通電のため3個設ける。
中性点が必要な場合はもう1つ端子片3を追加してもよ
い。
たプリント配線板を取り付け樹脂モールド材6にてモー
ルドし、モータ本体7としたものを示す。図5(b)は
その要部拡大図である。プリント配線板8にモータドラ
イブIC(ディスクリート部品)10aやホールセンサ
9等の電子部品を実装したものをモータ本体7に内蔵固
定し、モータ巻線4をかしめた端子片3をプリント配線
板8の銅箔に半田付けすることで、モータ巻線4とモー
タドライブIC(ディスクリート部品)10aが接続さ
れる。モータドライブIC(ディスクリート部品)10
aの近傍に正特性サーミスタ(表面実装部品)12bを
実装するパット(銅箔)を設ける。正特性サーミスタ
(表面実装部品)12bは、自動実装機で所定のパット
の位置に乗せ、半田面8bを半田槽にて半田付けするこ
とで、正特性サーミスタ(表面実装部品)12bは電気
的に回路に接続されると共に、機械的にも固定される。
および、動作を図6および図7にて説明する。回路図中
のVdcはモータドライブ用の電源端子、Vccは制御
回路の電源端子、Vspは速度指令電圧入力端子、GN
Dはグランドを示す。偶数極に着磁されたロータの極性
をホールセンサ9にて検出する。ホールセンサ9の信号
は各々120゜の位相差があり、モータドライブIC1
0の内部で三相分配され、モータドライブIC10内部
の6個のパワー素子を駆動し、モータ巻線4を三相全波
で通電する。モータドライブIC10は、特定の周波数
の三角波と速度指令電圧Vspとを比較し、その結果に
よりモータドライブIC10内部のパワー素子をスイッ
チングし、モータ巻線4への通電を制御し結果的にモー
タの回転速度を制御する。Vspは電圧で与えられ、電
圧が低ければモータへの通電時間が短くなって、回転数
は遅くなり、電圧が高ければモータへの通電時間が長く
なって、回転数が高くなる。通常Vspはマイコン等に
よって制御される。
圧入力端子Vspに取り付けたもので、速度指令は正特
性サーミスタ12と固定抵抗18の分圧比で入力され
る。正特性サーミスタ12は、モータドライブIC10
の速度指令入力端子Vspの近傍に配置する。正特性サ
ーミスタ12は図8のような抵抗ー温度特性を有してお
り、常温では約500Ωであるが、温度が100℃を超
えると抵抗値も10kΩ以上と急激に抵抗値が増加す
る。
12は、固定抵抗18を充分大きい値を選定すれば、常
温において全く無視できる値であるが、モータドライブ
ICの温度が上昇し、正特性サーミスタ12の温度が高
くなるとそれに伴って、抵抗値が上昇すると、その分圧
比で速度指令電圧が低くなる。何等かの不具合でVsp
が最大値のままであってモータが過負荷状態となって
も、ドライブICの温度を検出することで、速度指令電
圧Vspを下げ、モータへの通電を減らし、モータの過
熱やモータドライブICの破損を防ぐ。
路の基準電圧部に取り付けたもので、基準電圧Vref
を正特性サーミスタ12と固定抵抗18の比で分圧した
ものを電流制限回路の基準電圧としている。モータドラ
イブIC10の出力電流はモータ巻線4を経由した後、
電流検出抵抗22に流れ、電流検出抵抗22の両端に電
圧として現れる。電流制限回路は、基準電圧を正特性サ
ーミスタ12と固定抵抗18で分圧した電圧と、電流検
出抵抗22の両端電圧を比較し、電流検出抵抗22の両
端電圧が高くなった時、モータドライブICの出力をO
FFし、モータドライブICおよびモータ巻線に流れる
電流を制限する。基準電圧入力端子の近傍につけられた
正特性サーミスタ12が、モータドライブICの温度上
昇に伴って、抵抗値が上昇すると電流制限回路に入力さ
れる基準電圧が低くなり、電流検出抵抗22に流れる電
流がモータドライブICの温度が上昇すればするほど、
少なく制限されモータの過熱やモータドライブICの破
損を防ぐ。
スクリート部品の場合の実装例を示す。半田付けは、半
田槽を使用したフロー半田で行う。便宜上、プリント配
線板の半田に浸す面を半田面、その反対面を部品面と定
義する。モータ駆動ICはプリント配線板の部品面8a
に実装し、表面実装形状の正特性サーミスタは半田面8
bに実装する。プリント配線板8にはモータドライブI
C10を実装し、そのリード脚13の近傍に正特性サー
ミスタ(表面実装部品)12bを実装し、何れも半田1
1でプリント配線板8のランド14やパット15に電気
的に接続する。正特性サーミスタは温度の上昇と共に抵
抗値が上昇する特性を有し、特に指数関数的変化が好ま
しい。モータ駆動用ICの接合温度を測定するのには、
ICの樹脂フレームや金属フレームにネジ止め等で固定
する方法が最も理想的であるが、実際の量産においては
作業性が極めて悪いという問題点がある。
れ、かつ材料が銅で熱伝導率が約9.1×10-1cal/cm・se
c・℃と極めて高いICのリード脚に着目し、そのリー
ド脚に正特性サーミスタの表面実装部品を近づけて配置
し、モータ駆動ICの温度を検知する構造とする。正特
性サーミスタは電子部品のひとつとして、プリント配線
板組立の工程で半田にて、電気的・機械的に接続固定さ
れる。
実装部品の場合も同様に、ICのリード脚に正特性サー
ミスタ12bを近づけて配置することで同様に効果があ
る。これらの工夫により、モータ駆動ICの異常時の温
度上昇をICの接合部との温度差を小さく、速やかに検
出でき、また温度検出素子の容易な取り付けで実現でき
るという作用がある。
基づいて説明する。実施例1と同様なモータ構造におい
て、プリント配線板8にモータドライブIC10aを実
装し、モータドライブIC10aのリード脚13の近傍
に温度検出素子である正特性サーミスタ12bを実装す
る。その際、モータ駆動ドライブIC10aのリード脚
用のランド14と正特性サーミスタのパット15を一体
のランドとし、モータドライブIC10aのリード脚1
3と正特性サーミスタ12bを半田槽で半田11で接続
する。半田で接続することで、熱伝導性がさらに改善さ
れ、モータ駆動ドライブICの接合温度に近い温度を検
出することができ、実施例1に対してさらにICの接合
部と正特性サーミスタの温度差を小さくする作用があ
る。
基づいて説明する。実施例1と同様なモータ構造におい
て、プリント配線板8にモータドライブIC10aを実
装し、モータドライブIC10aのリード脚13の近傍
に温度検出素子である正特性サーミスタ12bを実装す
る。正特性サーミスタ12bを実装したパットを囲むよ
うに、プリント配線板8に貫通穴16(スリット)を設
ける。プリント配線板材料は、ガラス複合材のもので約
7.1×10-3cal/cm・sec・℃で、熱絶縁物である空気に
比べると熱伝導性が良い。
脚から正特性サーミスタに伝わったIC接合部の温度を
スリットを入れることで、より熱伝導性の悪い空気によ
りプリント配線板に逃げないようにするもので、結果的
に正特性サーミスタの温度が高くなり、実施例2に対し
て接合部と温度を検出する正特性サーミスタの温度差を
小さくするという効果がある。
り、モータの種類、モータ本体のモールドの有無や固定
子の形状・構造、回路形式を限定するものではない。
ば、モータ駆動ICを使ったモータにおいて、過熱保護
用の温度検出素子を熱伝導率の高いモータ駆動ICのリ
ード脚近傍に半田付け固定したもので、温度検出素子の
取り付けが容易で、生産性が高いという効果がある。
タ駆動ICを使ったモータにおいて、過熱保護用の温度
検出素子を熱伝導率の高いモータ駆動ICのリード脚と
同じランドに実装し、半田付け固定したもので、プリン
ト配線板の銅箔以外に半田でもリード脚と温度検出素子
を熱結合したもので、接合部に近い温度を温度検出素子
に伝えることができるという効果がある。
タ駆動ICを使ったモータにおいて過熱保護用の温度検
出素子を熱伝導率の高いモータ駆動ICのリード脚近傍
に半田付けで固定し、温度検出素子の周囲を囲んで、プ
リント配線板を貫通するスリットを設けたものでICリ
ード脚からの熱が温度検出素子に伝わった後、プリント
配線板に放熱しにくくし、ICの温度上昇に対する追従
性を良くするという効果がある。
図
図
視図 (c)同端子片の斜視図 (d)同モータ巻線をかしめた端子片の斜視図 (e)同固定子を示す図
板の構造断面図 (b)同正特性サーミスタ取付け部拡大図
けた回路図
取付正面図 (b)同側面図
取付け図
Claims (3)
- 【請求項1】 金属板を積層した積層体と、前記積層体
に絶縁部材を介して巻装された巻線と、前記絶縁部材に
固定され前記巻線の終端と電気的に接続された端子片と
で構成された固定子と、前記端子片に電気的に接続され
るプリント配線板と前記プリント配線板に実装されたモ
ータ駆動ICで構成されるモータであって、温度検出素
子を前記モータ駆動ICのリード脚の近傍に設置したこ
とを特徴とする温度検出素子を内蔵したモータ。 - 【請求項2】 プリント配線板のモータ駆動ICのリー
ド脚を実装する銅箔と、温度検出素子を実装する銅箔を
一体形状とし、前記リード脚と前記温度検出素子を半田
にて熱結合することを特徴とする温度検出素子を内蔵し
た請求項1記載のモータ。 - 【請求項3】 温度検出素子をプリント基板に実装した
部分のプリント配線板を前記温度検出素子を囲むように
プリント基板を貫通する貫通穴を設けたことを特徴とす
る温度検出素子を内蔵した請求項1または請求項2記載
のモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10362654A JP2000188850A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 温度検出素子を内蔵したモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10362654A JP2000188850A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 温度検出素子を内蔵したモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000188850A true JP2000188850A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18477413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10362654A Withdrawn JP2000188850A (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 温度検出素子を内蔵したモータ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2000188850A (ja) |
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- 1998-12-21 JP JP10362654A patent/JP2000188850A/ja not_active Withdrawn
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