JP2001211663A - モータ駆動用インバータ装置 - Google Patents

モータ駆動用インバータ装置

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JP2001211663A
JP2001211663A JP2000019594A JP2000019594A JP2001211663A JP 2001211663 A JP2001211663 A JP 2001211663A JP 2000019594 A JP2000019594 A JP 2000019594A JP 2000019594 A JP2000019594 A JP 2000019594A JP 2001211663 A JP2001211663 A JP 2001211663A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型にして高い放熱効果が得られるモータ駆
動用インバータ装置を提供する。 【解決手段】 高熱伝導率を有する熱伝導板３３を内層
に有する多層プリント配線基板３０の一方の配線板３１
に、トランジスタ５１及びマイクロコントローラ５３を
実装して電磁ノイズの影響を受けやすい駆動制御回路１
５を形成し、他方の配線板３２に電源回路１３を形成す
る。また、電磁ノイズを発生しやすいスイッチング用パ
ワートランジスタ１１を実装すると共にドライブ回路１
４を形成したプリント配線基板４０を、プリント配線基
板３０の他方の配線板３２側に配置する。さらに、熱伝
導板３３を熱伝導性を有する支持部材６１によって金属
製の外箱２０に固定して電子部品からの発熱を外箱２０
に伝達し外部に放熱する。また、スイッチング用パワー
トランジスタ１１から発生した電磁ノイズを熱伝導板３
３によって遮蔽し、駆動制御回路１５への影響を低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動用イン
バータ装置に関し、特に放熱性に優れた小型のインバー
タ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両等の空調装置においては、バ
ッテリ等の直流電源からインバータ装置を介して電動圧
縮機のモータに電力を供給している。
【０００３】このインバータ装置は、複数の高電流容量
の半導体スイッチング素子を含む電子回路が形成された
プリント配線基板を備え、これらの半導体スイッチング
素子のオンオフ状態を切り替えることによって三相交流
電流を生成している。また、ＣＰＵを主体として集積回
路化されたマイクロコントローラ素子を用いて、半導体
スイッチング素子のオンオフ状態の切替え制御を行って
いる。
【０００４】また、モータへの通電量が多いため半導体
スイッチング素子から多量の発熱が生じるので、発熱部
品には個別に放熱器を取り付けたり、ファンを設けてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように発熱部品に対して個別に放熱器を取り付けたり、
ファンを設けると、電子回路を形成するプリント配線基
板の形状及び装置全体の形状が大きくなると共に、製造
コストの増大を招いていた。
【０００６】さらに、車両の場合、電気的なノイズの発
生源が多く存在する。このため、インバータ装置には、
外部ノイズの影響を除去するため及びインバータから発
生するノイズによって他の電子機器に影響を与えないた
めに金属製の外箱を備え、この外箱内部に電子回路が形
成されたプリント配線基板を配置している。しかし、イ
ンバータ装置においても、前述した半導体スイッチング
素子には高電流が流れるためノイズが発生する。このノ
イズによってマイクロコントローラが誤動作を起こすこ
とがあるので、電磁気的な遮蔽板を設ける必要があり、
これによっても装置全体の形状が大きくなると共に、製
造コストの増大を招いていた。
【０００７】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、小型
にして高い放熱効果が得られるモータ駆動用インバータ
装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、金属部材からなる外箱と、
電子回路が形成されると共に内層に高熱伝導率を有する
金属板からなる熱伝導板が設けられたプリント配線基板
とを備え、直流電流を交流電流に変換して駆動対象とな
るモータに出力するモータ駆動用インバータ装置におい
て、前記プリント配線基板は、前記熱伝導板と前記外箱
の内壁に当接された高熱伝導率を有する支持部材によっ
て支持されているモータ駆動用インバータ装置を提案す
る。
【０００９】該モータ駆動用インバータ装置によれば、
プリント配線基板の内層に設けられている熱伝導板は高
熱伝導率を有する支持部材によって前記外箱の内壁に固
定されている。これにより、前記電子回路から発生した
熱は前記熱伝導板に伝達され、さらに熱伝導板から前記
外箱に伝達されて外部に放熱される。
【００１０】また、請求項２では、金属部材からなる外
箱と、電子回路が形成されると共に内層に高熱伝導率を
有する金属板からなる熱伝導板が設けられたプリント配
線基板とを備え、直流電流を交流電流に変換して駆動対
象となるモータに出力するモータ駆動用インバータ装置
において、前記外箱として、内壁の一部が放熱器の所定
面によって形成されている外箱を備えると共に、前記プ
リント配線基板は、前記熱伝導板と前記放熱器に当接さ
れた高熱伝導率を有する支持部材によって支持されてい
るモータ駆動用インバータ装置を提案する。
【００１１】該モータ駆動用インバータ装置では、プリ
ント配線基板の内層に設けられている熱伝導板は高熱伝
導率を有する支持部材によって前記放熱器に固定されて
いる。これにより、前記電子回路から発生した熱は前記
熱伝導板に伝達され、さらに熱伝導板から前記放熱器に
伝達されて外部に放熱される。
【００１２】また、請求項３では、請求項１又は請求項
２記載のモータ駆動用インバータ装置において、前記支
持部材がアルミニウムからなるモータ駆動用インバータ
装置を提案する。
【００１３】該モータ駆動用インバータ装置では、高熱
伝導率を有するアルミニウムからなる支持部材を用いて
いるので、前記支持部材によって前記熱伝導板から外箱
への高い熱伝導効率が得られ、放熱効果が高められる。
【００１４】また、請求項４では、請求項１又は請求項
２記載のモータ駆動用インバータ装置において、前記電
子回路は半導体スイッチング素子を備えているモータ駆
動用インバータ装置を提案する。
【００１５】該モータ駆動用インバータ装置では、半導
体スイッチング素子から発生した熱は前記熱伝導板を介
して外箱に伝達され、外箱から外部に放熱される。
【００１６】また、請求項５では、請求項１又は請求項
２記載のモータ駆動用インバータ装置において、前記電
子回路は集積回路素子を備えているモータ駆動用インバ
ータ装置を提案する。
【００１７】該モータ駆動用インバータ装置では、前記
電子回路から発生した熱が前記熱伝導板を介して外箱に
伝達され、外箱から外部に放熱されるので、前記集積回
路素子周辺の温度上昇が低減される。
【００１８】また、請求項６では、請求項１又は請求項
２記載のモータ駆動用インバータ装置において、前記熱
伝導板を境にして、前記プリント配線基板の一方の主面
に電磁ノイズによる影響を受けやすい電子回路が形成さ
れ、他方の主面に電磁ノイズの影響を受けにくい電子回
路が形成されているモータ駆動用インバータ装置を提案
する。
【００１９】該モータ駆動用インバータ装置では、電磁
ノイズを発生し易い半導体スイッチング素子等を有する
電子回路と、電磁ノイズの影響を受けやすいマイクロコ
ントローラ等を有する電子回路が、前記プリント配線基
板のそれぞれ異なる主面に形成されるので、前記電磁ノ
イズを発生しやすい電子回路から発生した電磁気的なノ
イズは、前記熱伝導板によって遮蔽され、前記電磁ノイ
ズの影響を受けやすい電子回路への前記電磁ノイズの影
響が低減される。
【００２０】また、請求項７では、請求項６記載のモー
タ駆動用インバータ装置において、前記プリント基板の
他方の主面側に電磁ノイズを発生しやすい他の電子回路
が配置されているモータ駆動用インバータ装置を提案す
る。
【００２１】該モータ駆動用インバータ装置によれば、
電磁ノイズを発生しやすい他の電子回路が前記プリント
配線基板の他方の主面側に配置されるので、該電子回路
から発生した電磁ノイズは前記熱伝導板によって遮蔽さ
れ、前記プリント基板の一方の主面に形成されている電
磁ノイズの影響を受けやすいマイクロコントローラなど
を有する電子回路への前記他の電子回路から発生した電
磁ノイズの影響が低減される。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
一実施形態を説明する。
【００２３】図１は、本発明の第１の実施形態における
インバータ装置の電気系回路を示すブロック図、図２は
装置の外観斜視図、図３は装置の要部構成を示す側断面
図である。
【００２４】図１において、１はインバータ装置で、バ
ッテリー等の直流電源２から入力した直流電流を三相交
流電流に変換して電動圧縮機３のモータ３ｂに供給す
る。これにより電動圧縮機３では、モータ３ｂによって
圧縮機３ａが駆動される。また、直流電源２に対して平
滑用のコンデンサ４が並列接続されている。
【００２５】インバータ装置１は、複数のスイッチング
半導体素子、例えば６個ののスイッチング用パワートラ
ンジスタ１１ａ〜１１ｆ、電源コネクタ１２、電源回路
１３、ドライブ回路１４、駆動制御回路１５、及び出力
コネクタ１６等から構成されている。
【００２６】パワートランジスタ１１ａ〜１１ｆは、２
個１組としてコレクタ−エミッタ間が直列接続され、各
組の一端のコレクタが電源コネクタ１２の正極に接続さ
れ、他端のエミッタが電源コネクタ１２の負極に接続さ
れている。
【００２７】また、各組みのトランジスタの接続点、即
ち一方のトランジスタのエミッタと他方のトランジスタ
のコレクタとの接続点は、出力コネクタ１６を介してモ
ータ１２の３つの端子のそれぞれに接続されている。さ
らに、各パワートランジスタ１１ａ〜１１ｆのベースに
は、ドライブ回路１４からそれぞれのトランジスタに個
別に対応して出力される制御信号が入力されている。
【００２８】電源回路１３は、電源コネクタ１２を介し
て直流電源２から電力の供給を受け、電圧レベルの変換
を行った後、ドライブ回路１４及び駆動制御回路１５に
電力を供給する。
【００２９】ドライブ回路１４は、駆動制御回路１５か
ら入力したタイミング制御信号に基づいて、各パワート
ランジスタ１１ａ〜１１ｆのオンオフ状態を切り替える
制御信号を生成して、各パワートランジスタ１１ａ〜１
１ｆのベースに出力する。
【００３０】駆動制御回路１５は、ＣＰＵ、メモリ等が
集積化されたマイクロコントローラ素子を備え、メモリ
に記憶されたプログラムに従って動作し、モータ３ｂの
回転数を制御するためのタイミング制御信号をドライブ
回路１４に出力する。
【００３１】図２及び図３において、１はインバータ装
置で、金属部材からなる直方体形状の外箱２０を備え、
この外箱２０の内部に前述の電子回路が形成されたプリ
ント配線基板３０，４０が配置されている。
【００３２】また、外箱２０の一つの面は放熱器２１に
よって形成され、放熱器２１の平面が外箱２０の一内面
となり、放熱器２１のフィンが外部に露出している。さ
らに、外箱２０の他の面には、電源コネクタ１２及び出
力コネクタ１６が配置されている。
【００３３】プリント配線基板３０は両面配線基板で、
ガラスエポキシ等の絶縁性部材によって形成された第１
及び第２配線板３１，３２と、内層に設けられたアルミ
ニウム等の金属板からなる熱伝導板３３とから構成さ
れ、双方の配線板３１，３２の表面には配線導体が形成
されて電子部品が実装されている。
【００３４】即ち、第１配線板３１は、その一方の主面
３１ａのみに配線導体３１ｂが形成され、トランジスタ
５１や他の電子部品５２及びマイクロコントローラ５３
が実装されて駆動制御回路１５が形成されている。ま
た、第２配線板３２は、その一方の主面３２ａのみに配
線導体３２ｂが形成され、電子部品５４，５５が実装さ
れて電源回路１３が形成されている。
【００３５】また、第１配線板３１の他方の主面３１ｃ
は、熱伝導板３３の一方の主面３３ａに接着され、第２
配線板３２の他方の主面３２ｃは熱伝導板３３の他方の
主面３３ｂに接着されている。これらは、熱伝導性に優
れた接着剤、例えばシリコン接着剤などによって接着さ
れている。
【００３６】プリント配線基板４０は、ガラスエポキシ
等の絶縁性部材によって形成され他配線板４１と、アル
ミニウム等の金属板からなる熱伝導板４２とから構成さ
れ、配線板４１の表面には配線導体４１ｂが形成され、
パワートランジスタ１１（１１ａ〜１１ｆ）、ドライブ
回路１４を形成する素子５６及びその他の電子部品５７
が実装され、フェイスボンディングタイプの素子は基板
に接着され、リードワイヤ５７によって配線導体４１ｂ
に導電接続されている。
【００３７】また、配線板４１の他方の主面４１ｃは、
熱伝導板４２の一方の主面４２ａに接着されている。こ
れらは、熱伝導性に優れた接着剤、例えばシリコン接着
剤などによって接着されている。
【００３８】これらのプリント基板３０，４０は、熱伝
導板３３，４２の熱を逃がすように外箱２０或いは放熱
器２１に固定されている。
【００３９】即ち、第１及び第２配線板３１，３２が接
着された熱伝導板３３は、第２配線板３２の部品実装面
が放熱器２１の平面に対してほぼ平行に対向するように
Ｌ字型の支持部材６１及びネジ６２によって外箱２０の
内壁に固定されている。
【００４０】また、熱伝導板３３は、少なくともその一
部が配線板３１，３２の間から突出する形状をなし、こ
の突出部分４１ｄに支持部材６１の一端部が当接されて
ネジ６２によって固定されている。支持部材６１は、ア
ルミニウム等の熱伝導率の高い部材からなり、その他端
部はネジ６２によって外箱２０の内壁に固定されてい
る。
【００４１】また、プリント配線基板４０の熱伝導板４
２は、配線板４１の部品実装面が第２配線板３２の部品
実装面に対向するように、他方の主面４２ｂを放熱器２
１の平面に当接させて、ネジ６２によって放熱器２１に
固定されている。
【００４２】一方、各プリント配線基板３０，４０に形
成されている電子回路間は、リード線５８によって接続
されている。
【００４３】即ち、第１及び第２配線板３１，３２の所
要箇所にスルーホール３１ｄ、３２ｄが形成されると共
に、このスルーホール３１ｄ、３２ｄに対応して熱伝導
板３３に貫通孔３３ｃが形成されている。これらのスル
ーホール３１ｄ，３２ｄ及び貫通孔３３ｃにリード線５
８が挿通され、このリード線５８が所定の配線導体に半
田付けされている。また、リード線５８と熱伝導板３３
との間は電気的に絶縁されている。
【００４４】前述の構成よりなるインバータ装置１によ
れば、プリント配線基板３０に形成されている電子回路
から発生した熱は、熱伝導板３３に伝達され、さらに熱
伝導板３３から支持部材６１を介して外箱２０に伝達さ
れて外部に放熱される。これにより、電子回路から発生
した熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００４５】また、プリント配線基板４０に形成されて
いる電子回路から発生した熱は、熱伝導板４２に伝達さ
れ、さらに熱伝導板４２から放熱器２１に伝達されて外
部に放熱される。これにより、電子回路から発生した熱
を効率よく外部に放熱することができる。
【００４６】また、空冷用のファンを設けたりせずに、
また発熱性の電子部品毎に放熱器を設けることなく十分
な放熱効果を得ることができる。
【００４７】さらに、ファンや電子部品毎の放熱器が不
要になることから、装置形状の小型化を図ることができ
ると共に製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】また、外箱２０の一内壁面を放熱器２１の
平面によって形成し、この放熱器２１の面に熱伝導板４
２の主面を当接させて固定したので、発熱量の多いパワ
ートランジスタ１１ａ〜１１ｆを実装したプリント配線
基板４０から外部への放熱効果を高めることができる。
【００４９】また、プリント配線基板４０上のスイッチ
ング用パワートランジスタ１１（１１ａ〜１１ｆ）を有
する電子回路から発生した電気的なノイズは、金属板か
らなる熱伝導板３３によって遮蔽されるので、マイクロ
コントローラ５３を有する駆動制御回路１５へのノイズ
の影響を低減することができ、駆動制御回路１５の誤動
作を防止することができる。さらに、マイクロコントロ
ーラ５３等の集積回路素子周辺の温度上昇を低減するこ
とができるので、温度上昇によって生じる集積回路素子
の誤動作を防止することができる。
【００５０】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。
【００５１】図４は、第２の実施形態のインバータ装置
における要部構成を示す側断面図である。図において、
前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をも
って表しその説明を省略する。また、第２の実施形態と
第１の実施形態との相違点は、プリント配線基板３０の
熱伝導板３３を支持部材６４によって放熱器２１に固定
したことである。
【００５２】支持部材６４は、前述同様に高い熱伝導率
を有するアルミニウム等の金属からなり、その一端部が
ネジ６２によって熱伝導板３３に固定され、他端部がネ
ジ６２によって放熱器２１に固定されている。これによ
り、熱伝導板３３の放熱効果をさらに高めることができ
る。
【００５３】尚、第１及び第２の実施形態では、放熱器
２１を備えた外箱２０を用いたが、放熱器２１を備えな
い外箱２０を形成し、熱伝導板３３，４２を外箱２０に
固定するようにしても同様の効果を得ることができる。
このとき熱伝導板４２の他方の主面４２ｂを外箱２０の
内壁面に当接させて固定してもよいし、また熱伝導板３
３と同様に熱伝導性の支持部材を用いて固定しても良
い。
【００５４】また、プリント配線基板３０の一方の主面
（第１配線板３１）に電磁ノイズの影響を受けやすい駆
動制御回路１５及び電源回路１３を形成し、他方の主面
（第２配線板３２）に電磁ノイズを発生しやすいスイッ
チング用パワートランジスタ１１（１１ａ〜１１ｆ）を
実装すると共にドライブ回路１４を形成しても良い。こ
れにより、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得る
ことができると共にプリント配線基板４０を除去するこ
とができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１乃
至７記載のモータ駆動用インバータ装置によれば、電子
回路から発生した熱が熱伝導板に伝達され、さらに熱伝
導板から外箱に伝達されて外部に放熱されるので、前記
電子回路から発生した熱を効率よく外部に放熱すること
ができる。さらに、空冷用のファンを設けなくとも十分
な放熱効果が得られると共に、発熱性の電子部品毎に放
熱器を設けることなく十分な放熱効果を得ることができ
る。また、これらから、装置形状の小型化を図ることが
できると共に製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】また、請求項２によれば、電子回路から発
生した熱が熱伝導板に伝達され、さらに熱伝導板から放
熱器に伝達されて外部に放熱されるので、前記電子回路
から発生した熱を効率よく外部に放熱することができ
る。さらに、空冷用のファンを設けなくとも十分な放熱
効果が得られると共に、発熱性の電子部品毎に放熱器を
設けることなく十分な放熱効果を得ることができる。ま
た、これらから、装置形状の小型化を図ることができる
と共に製造コストの低減を図ることができる。
【００５７】また、請求項３によれば、上記の効果に加
えて、熱伝導率の高いアルミニウムからなる支持部材を
用いているため、前記支持部材によって前記熱伝導板か
ら外箱への高い熱伝導効率が得られ、放熱効果が高めら
れる。
【００５８】また、請求項４によれば、上記の効果に加
えて、半導体スイッチング素子から発生した熱を前記熱
伝導板及び外箱を介して外部に放熱することができる。
【００５９】また、請求項５によれば、上記の効果に加
えて、電子回路から発生した熱を熱伝導板及び外箱を介
して外部に放熱することができるので、集積回路素子周
辺の温度上昇を低減することができ、温度上昇によって
生じる集積回路素子の誤動作を防止することができる。
【００６０】また、請求項６及び請求項７によれば、上
記の効果に加えて、半導体スイッチング素子を有する電
子回路から発生した電気的なノイズが、金属板からなる
熱伝導板によって遮蔽されるので、マイクロコントロー
ラを有する電子回路へのノイズの影響を低減することが
でき、電子回路の誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるインバータ装
置の電気系回路を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるインバータ装
置の外観斜視図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるインバータ装
置の要部構成を示す側断面図
【図４】本発明の第２の実施形態におけるインバータ装
置の要部構成を示す側断面図
【符号の説明】
１…インバータ装置、２…直流電源、３…電動圧縮機、
３ａ…圧縮機、３ｂ…モータ、４…平滑用コンデンサ、
１１，１１ａ〜１１ｆ…スイッチング用パワートランジ
スタ、１２…電源コネクタ、１３…電源回路、１４…ド
ライブ回路、１５…駆動制御回路、１６…出力コネク
タ、２０…外箱、２１…放熱器、３０…プリント配線基
板、３１ａ，３１ｃ，３２ａ，３２ｃ…主面、３１ｂ，
３２ｂ…配線導体、３１ｄ，３２ｄ…スルーホール、３
３…熱伝導板、４０…プリント配線基板、４１ａ，４１
ｃ…主面、４１ｂ…配線導体、４１ｃ…貫通孔、４２…
熱伝導板、５１…トランジスタ、５２，５３，５４…電
子部品、５３…マイクロコントローラ、５７…リードワ
イヤ、５８…リード線、６１…支持部材、６２…ネジ、
６３…支持部材。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属部材からなる外箱と、電子回路が形
    成されると共に内層に高熱伝導率を有する金属板からな
    る熱伝導板が設けられたプリント配線基板とを備え、直
    流電流を交流電流に変換して駆動対象となるモータに出
    力するモータ駆動用インバータ装置において、 前記プリント配線基板は、前記熱伝導板と前記外箱の内
    壁に当接された高熱伝導率を有する支持部材によって支
    持されていることを特徴とするモータ駆動用インバータ
    装置。
  2. 【請求項２】 金属部材からなる外箱と、電子回路が形
    成されると共に内層に高熱伝導率を有する金属板からな
    る熱伝導板が設けられたプリント配線基板とを備え、直
    流電流を交流電流に変換して駆動対象となるモータに出
    力するモータ駆動用インバータ装置において、 前記外箱として、内壁の一部が放熱器の所定面によって
    形成されている外箱を備えると共に、 前記プリント配線基板は、前記熱伝導板と前記放熱器に
    当接された高熱伝導率を有する支持部材によって支持さ
    れていることを特徴とするモータ駆動用インバータ装
    置。
  3. 【請求項３】 前記支持部材がアルミニウムからなるこ
    とを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ駆動
    用インバータ装置。
  4. 【請求項４】 前記電子回路は半導体スイッチング素子
    を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記
    載のモータ駆動用インバータ装置。
  5. 【請求項５】 前記電子回路は集積回路素子を備えてい
    ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモータ
    駆動用インバータ装置。
  6. 【請求項６】 前記熱伝導板を境にして、前記プリント
    配線基板の一方の主面に電磁ノイズによる影響を受けや
    すい電子回路が形成され、他方の主面に電磁ノイズの影
    響を受けにくい電子回路が形成されていることを特徴と
    する請求項１又は請求項２記載のモータ駆動用インバー
    タ装置。
  7. 【請求項７】 前記プリント基板の他方の主面側に電磁
    ノイズを発生しやすい他の電子回路が配置されているこ
    とを特徴とする請求項６記載のモータ駆動用インバータ
    装置。
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