JP7337273B2 - 電力制御装置、電力制御装置を備えた電動機、および、電動機を備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、供給電力を制御する電力制御装置、電力制御装置を備えた電動機、および、電動機を備えた空気調和機に関するものである。

従来から、電動機は、回転子および固定子などからなるモータ本体の駆動を制御する電力制御装置を有している。電力制御装置は、パワートランジスタおよびマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）などが実装された基板を備えており、基板としては、例えば、回転子の回転軸などを貫通させる貫通穴が形成された円環状のものが採用される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１７１２００号公報

特許文献１のような従来技術では、パワートランジスタなど発熱する部品からの熱がマイコンに伝わりマイコンが動作保証温度以上に温度上昇する。そして、特に基板と固定子とが樹脂にて一体成型される場合、発熱する部品からの熱が樹脂を介してマイコンに伝わりやすくなるため、マイコンの温度上昇が顕著となる。その結果、電動機の高出力化および小型化が困難であるという課題があった。

本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、マイコンの温度上昇を抑制することができる電力制御装置、電力制御装置を備えた電動機、および、電動機を備えた空気調和機を提供することを目的としている。

本開示に係る電力制御装置は、回転軸が挿入される回転子と、前記回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機を駆動する電力制御装置であって、前記回転軸を貫通させる貫通穴が形成され、前記回転子および前記固定子に対向して配置された基板と、前記基板に実装され、駆動回路を含むパワー半導体モジュールと、前記基板に実装され、前記電動機へ供給する電力を制御するマイコンと、を有し、前記基板は、前記固定子とモールド樹脂により一体形成されており、前記パワー半導体モジュールと前記マイコンとの間の前記基板上に、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が低い第一部品が配置されているものである。

また、本開示に係る電動機は、回転軸が挿入される前記回転子と、前記回転子の外周側に設けられた前記固定子と、上記の電力制御装置と、を備えたものである。

また、本開示に係る空気調和機は、室内機と室外機とを備え、前記室内機および前記室外機のうち少なくとも一方が送風機を有し、前記送風機の動力源として上記の電動機を備えたものである。

本開示に係る電力制御装置によれば、パワー半導体モジュールとマイコンとの間の基板上に、モールド樹脂よりも熱伝導率が低い第一部品が配置されている。そのため、パワー半導体モジュールとマイコンとの間の熱伝導率が低くなり、パワー半導体モジュールからの熱がマイコンに伝わりにくくなるため、マイコンの温度上昇を抑制することができる。その結果、この電力制御装置を備えた電動機をより高出力化および小型化することが可能となる。

実施の形態１に係る電動機の構成を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る電動機が備えた電力制御装置の回路構成例を示す回路図である。 実施の形態１に係る電動機が備えた電力制御装置の基板を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。 従来の電動機が備えた電力制御装置の基板を反ステータ側から見た概略構成を示す第１の模式図である。 実施の形態１に係る電動機が備えた電力制御装置の基板の第１の変形例を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る電動機が備えた電力制御装置の基板の第２の変形例を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る電動機の概略構成の断面を示す模式図である。 実施の形態１に係る電動機が備えた電力制御装置の基板を反ステータ側から見た概略構成を示す第２の模式図である。 実施の形態１に係る電動機の第１の変形例の概略構成の断面を示す模式図である。 実施の形態１に係る電動機の第２の変形例の概略構成の断面を示す模式図である。 実施の形態２に係る空気調和機の構成例を示す模式図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電動機１００の構成を示す概略断面図である。図２は、実施の形態１に係る電動機１００が備えた電力制御装置１０の回路構成例を示す回路図である。

電動機１００は、例えば、インバータで駆動されるブラシレスＤＣモータであり、後述する回転軸１に接続された負荷へ動力を出力するものである。図１に示すように、電動機１００は、モータ本体１００ａと、電動機１００の上位システムからの速度指令信号に応じて、モータ本体１００ａの駆動用の電力を生成する電力制御装置１０と、を有している。ここで、電動機１００の上位システムとは、電動機１００が内蔵されている機器の制御基板のことである。例えば、電動機１００がエアコンに内蔵された場合、エアコンのユニット側の制御基板が、電動機１００の上位システムに相当する。

モータ本体１００ａは、回転軸１と、回転軸１が挿入される回転子２と、回転子２の外周側に円環状に設けられた固定子３と、回転軸１を回転自在に支持する出力側軸受４ａおよび反出力側軸受４ｂと、を有している。出力側軸受４ａは、回転軸１の一端に設けられており、回転軸１の一端において回転軸１を回転自在に支持するものである。反出力側軸受４ｂは、回転軸１の他端に設けられており、回転軸１の他端において回転軸１を回転自在に支持するものである。

電力制御装置１０は、固定子３の出力側に配置された基板５を有している。基板５は、パワー半導体モジュール１１、マイコン１２（後述する図２参照）、および、回転子２の位置を検知するホールＩＣなどの磁気センサ１９を含む回路を備えている。基板５は、固定子３と出力側軸受４ａとの間において、回転軸１の軸線方向に対して垂直に配置され、後述するインシュレータ３ｂに固定されている。また、固定子３と基板５とは、ハウジングを構成するモールド樹脂１４により一体形成されており、モールド樹脂１４を外郭とするモールド固定子３０が形成されている。ここで、モールド樹脂１４は、例えばエポキシなどの熱硬化性樹脂が１～２割に対し、シリカフィラーが８～９割の割合で混ぜられて構成されている。

モールド固定子３０は、固定子３と基板５とを一体成型すると共に、内部に回転子２を収容可能に形成された凹部（図示せず）が設けられている。また、モールド固定子３０の凹部の開口部を塞ぐようにして、導電性ブラケット３１がモールド固定子３０の内周部に嵌め込まれると共に、反出力側軸受４ｂの外輪が内側に嵌め込まれる。基板５には、回転軸１および出力側軸受４ａを貫通させる貫通穴５ａが形成されている。すなわち、基板５は、環状に形成され、回転子２および固定子３に対向して配置されている。また、基板５のパワー半導体モジュール１１と後述する巻線３ｃとが、巻線端子を介して接続される。

回転子２は、例えば樹脂製であり、回転軸１の外周側に設けられたロータ本体２ａと、モールド固定子３０の内側に配置され、後述する固定子鉄心３ａと対向して配置された永久磁石で構成される回転子マグネット２ｂと、回転子マグネット２ｂの基板５側の端部に磁気センサ１９と対向して配置されるセンサマグネット２ｃとにより構成されている。ロータ本体２ａは、回転軸１と回転子マグネット２ｂとを絶縁すると共に、回転軸１と固定子鉄心３ａとを絶縁するものである。回転子マグネット２ｂは、フェライト磁石または希土類磁石を熱可塑性の樹脂材料と混合して構成されるボンド磁石を射出成形することによって作製される。なお、射出成形用の金型には磁石が組み込まれており、配向をかけながら射出成形が行われる。センサマグネット２ｃは、基板５の磁気センサ１９の近傍に配置されるように、回転軸１を円中心とした回転子２の所定の位置に配置されている。

なお、固定子３において、センサマグネット２ｃの外径は回転子マグネット２ｂの外径より小さくなっており、基板５に実装される磁気センサ１９に磁束が流入しやすくなっている。磁気センサ１９は固定子３の巻線３ｃから発生する磁束の影響を極力小さくするため、巻線３ｃから遠い位置、つまり、回転軸１に近い位置に配置される。なお、図１では回転子マグネット２ｂとセンサマグネット２ｃとが一つのマグネットで構成されているが、別々のマグネットで構成されていてもよい。

固定子３は、固定子鉄心３ａと、インシュレータ３ｂと、巻線３ｃとにより構成されている。固定子鉄心３ａは、複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。インシュレータ３ｂは、固定子鉄心３ａと巻線３ｃとを絶縁するためのものであり、固定子鉄心３ａと一体成型されている。巻線３ｃは、インシュレータ３ｂと一体成型された固定子鉄心３ａの各スロットに巻きつけられている。

基板５には、上位システムと接続するリード線６を有するリード口出し部１７が配置されている。また、基板５には、オペアンプ、コンパレータ、レギュレータ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、ヒューズなどの受動部品が配置されている。

図２に示すように、パワー半導体モジュール１１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子からなる６つのパワートランジスタ１１ｘ（１１ｘ１～１１ｘ６）を備えた駆動回路１１０を有している。駆動回路１１０は、外部入力された電圧を、各パワートランジスタ１１ｘの動作により三相交流電圧に変換してモータ本体１００ａに供給するインバータ回路である。また、パワー半導体モジュール１１は、ゲートドライブ回路１１ｙおよび保護回路１１ｚなどの回路を含んで構成されている。

なお、パワー半導体モジュール１１は、ＩＰＭ（インテリジェント・パワー・モジュール）とも称する。また、パワートランジスタ１１ｘが６つ個別に構成される場合があるが、このときゲートドライブ回路１１ｙは１つのＩＣで構成される場合と三相別々の３つのＩＣで構成される場合とがある。

また、ゲートドライブ回路１１ｙとマイコン１２とが１つのＩＣで構成される場合もある。パワートランジスタ１１ｘは、スーパージャンクションＭＯＳＦＥＴ、プレーナＭＯＳＦＥＴ、および、ＩＧＢＴなどで構成される。マイコン１２は、電動機１００へ供給する電力を制御するものである。マイコン１２としては、例えば不揮発性メモリであるフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）を内蔵したものを採用することができる。

ブラシレスＤＣモータからなる電動機１００は、回転子マグネット２ｂの磁極位置に応じて、パワー半導体モジュール１１内の６つのパワートランジスタ１１ｘを適切なタイミングでスイッチングすることにより回転動力を得る。６つのパワートランジスタ１１ｘのＯＮ／ＯＦＦ動作のためのスイッチング信号は、マイコン１２が生成して出力する。

ここで、電動機１００の動作原理を以下に示す。
まず始めに、磁気センサ１９が、回転子マグネット２ｂの磁極位置を示す磁極位置検出信号をマイコン１２へ出力し、磁極位置検出信号がマイコン１２に入力される。次に、マイコン１２は、磁気センサ１９から入力された磁極位置検出信号をもとに、回転子２の磁極位置を推測する。次に、マイコン１２は、推測した回転子２の磁極位置、および上位システムから出力される速度指令信号に応じたスイッチング信号を生成して、パワー半導体モジュール１１に出力する。

マイコン１２は、過電流検出用抵抗１１Ｒの両端電圧を監視し、過電流検出用抵抗１１Ｒの両端電圧が設定電圧以上となったときに、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより、過電流保護を実現する。また、マイコン１２は、感温素子（図示せず）からの過電流検出信号を受けて、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより、過熱保護を実現する。

上記のとおり、電力制御装置１０は、電力制御用として、専用ＩＣではなくマイコン１２を用いているため、細かな制御パラメータの調整、および複雑な制御アルゴリズムにより、高精度なモータ制御が可能となる。

また、電力制御装置１０が、フラッシュメモリ内蔵のマイコン１２を有し、かつ電動機１００の完成後にフラッシュメモリ内のデータを書き換えるフラッシュ書き換え機能を有している場合、電動機１００の完成後に種々のズレ量を補正することができる。この場合、マイコン１２には、フラッシュメモリの書き換え用の信号の通信に用いる専用リード線が設けられ、例えばＩ２Ｃ通信により、専用リード線を介してフラッシュメモリ内のデータが書き換えられる。

電動機１００の完成後に補正可能なズレ量としては、磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレの量、および過電流リミット値などの設計値からのズレ量などがある。すなわち、フラッシュ書き換え機能をもつ電力制御装置１０は、上記のような種々のズレ量を測定し、ズレ量を補正するパラメータをフラッシュメモリに書き込んだ上でモータ制御を行うことができる。そのため、電力制御装置１０によれば、磁極位置と磁極位置検出信号との位相ズレ、および過電流リミット値などのばらつきを抑制することができる。

磁気センサ１９には、出力信号がデジタルのもの（以下、ホールＩＣと称する）とアナログのもの（以下、ホール素子と称する）との２つの方式がある。さらに、ホールＩＣには、センサ部と増幅部とが別々の半導体チップで構成され、センサ部がシリコン以外の半導体で構成され、増幅部がシリコンで構成されるもの（以下、非シリコン型ホールＩＣと称する）と、センサ部と増幅部とが１つのシリコン半導体チップで構成されるものとの２つの方式がある。

非シリコン型ホールＩＣは、２つのチップが内蔵されるため、センサ中心位置がＩＣボディの中心と異なった位置に配置される。非シリコン型ホールＩＣのセンサ部は、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体が用いられる。これらの非シリコン半導体は、シリコン半導体と比べ、感度向上、応力歪みによるオフセットが小さいなどの長所がある。

マイコン１２あるいはゲートドライブ回路１１ｙには、過電流検出部（図示せず）が内蔵されている。過電流検出部は、過電流検出抵抗の電圧を監視し、一定以上の電圧となったらパワートランジスタ１１ｘをＯＦＦすることにより過電流保護を実現する。

ブラシレスＤＣモータは、回転子マグネット２ｂの磁極位置に応じて、パワー半導体モジュール１１内の６つ（３相の場合）のパワートランジスタ１１ｘを適切なタイミングでスイッチングすることにより回転動力を得る。このスイッチング信号はマイコン１２が生成する。

この動作原理を以下に示す。
磁気センサ１９により回転子２の磁極位置を推測する。そして、回転子２の磁極位置、および、システム（例えば、ユニット側の基板）から出力される速度指令信号に応じてパワートランジスタ１１ｘをスイッチングする。

過電流検出部は、過電流検出抵抗の両端電圧が一定電圧以上になったとき、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより過電流保護を実現する。また、感温素子からの信号を受け、パワートランジスタ１１ｘを強制的にＯＦＦすることにより過熱保護を実現する。

なお、実施の形態１では、上記の通り回転子マグネット２ｂの磁極位置を磁気センサ１９にて検出しているが、それに限定されず、センサレス制御にて回転子マグネット２ｂの磁極位置を検出してもよい。センサレス制御では、巻線３ｃに流れる電流、あるいは、巻線３ｃに印加および発生する電圧より、回転子マグネット２ｂの磁極位置を推測する。

このセンサレス制御では、電流検出のため、シャント抵抗、および、電流センサの信号をオペアンプなどで増幅する場合がある。また、この電流信号から過電流保護のためのマイコン１２への割り込み信号を生成するためコンパレータを用いる場合がある。パワートランジスタ１１ｘのゲートを駆動する電圧（例えば、１５Ｖ）とマイコン電源電圧（例えば、５Ｖ）とが異なる場合があるので、その場合、外部から供給される１つの電源からもう１つの電源を生成するため、レギュレータを用いる。例えば、外部から１５Ｖ電源が供給され、レギュレータで５Ｖ電源を生成する。このレギュレータはゲートドライブ回路１１ｙ、または、パワー半導体モジュール１１に内蔵される場合もある。

図３は、実施の形態１に係る電動機１００が備えた電力制御装置１０の基板５を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。図４は、従来の電動機が備えた電力制御装置の基板５０を反ステータ側から見た概略構成を示す第１の模式図である。

図３に示すように、基板５の固定子３側（以下、ステータ側と称する）とは反対側（以下、反ステータ側と称する）の面には、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２とが実装されており、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の基板５上には、モールド樹脂１４よりも熱伝導率が低い第一部品１３が配置されている。第一部品１３は、例えば、オペアンプ、コンパレータなどの消費電力の少ないＩＣ、内部が空洞のヒューズなどであり、熱伝導率が１Ｗ／ｍｋ以下の部品である。ここで、上記ＩＣの熱伝導率が低いのは、半導体封止材として用いられるエポキシ樹脂の熱伝導率が低いためである。なお、第一部品１３は、複数の部品で構成されてもよい。また、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間とは、パワー半導体モジュール１１よりもマイコン１２側、かつ、マイコン１２よりもパワー半導体モジュール１１側のことである。このように、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の基板５上にモールド樹脂１４よりも熱伝導率が低い第一部品１３を配置する。そうすることで、図４に示す、従来のパワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の基板５上に第一部品１３を配置しない場合と比べて、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２へ熱が伝わる経路１６の断面積、つまり熱が伝わる経路１６を構成するモールド樹脂１４の断面積が小さくなり、かつ、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２へ熱が伝わる経路１６が長くなる。そのため、パワー半導体モジュール１１からマイコン１２への熱が伝わりにくくなるので、実施の形態１では、従来よりもマイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

また、マイコン１２を基板５の反ステータ側の面に配置することで、巻線３ｃからの熱が伝わりにくくなり、さらにマイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

図５は、実施の形態１に係る電動機１００が備えた電力制御装置１０の基板５の第１の変形例を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。

ここで、マイコン１２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＳＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒｏｄｕｃｔ）などの専用ＩＣと異なり、回路規模が大きく、かつ、クロック周波数が高く高速動作するため、保証温度を上げるのが困難であり、多くのコストがかかる。そのため、専用ＩＣに比べマイコン１２は最大動作保証温度が低い。例えば、専用ＩＣの最大動作保証温度は１１５℃であり、マイコン１２の最大動作保証温度は８５℃である。これは、特殊なプロセスが必要となるＦｌａｓｈメモリを内蔵している場合、さらに顕著となる。基板５をモールド樹脂１４にて一体成型する構成の場合、マイコン１２にパワー半導体モジュール１１および巻線３ｃの熱が伝わりやすくなり、マイコン１２の温度上昇が顕著となる。

そこで、図５に示すように、基板５の反ステータ側の面において、第一部品１３とパワー半導体モジュール１１との間、かつ、基板５の外周寄りにモールド樹脂１４よりも熱伝導率が高い第二部品１５を配置する。ここで、基板５の外周寄りとは、基板５の内周よりも外周に近い位置のことである。また、第一部品１３とパワー半導体モジュール１１との間とは、第一部品１３よりもパワー半導体モジュール１１側、かつ、パワー半導体モジュール１１よりも第一部品１３側のことである。第二部品１５は、例えば、レギュレータ、パワー半導体モジュール１１など消費電力の大きいＩＣ、抵抗、コンデンサなどであり、熱伝導率が３Ｗ／ｍｋ以上の部品である。ここで、上記ＩＣの熱伝導率が高いのは、半導体封止材として用いられるエポキシ樹脂に熱伝導率が高い物質を混合しているためである。なお、第二部品１５は、複数の部品で構成されてもよい。このように、基板５の反ステータ側の面において、第一部品１３とパワー半導体モジュール１１との間、かつ、基板５の外周寄りに第二部品１５を配置する。そうすることで、モールド樹脂１４よりも熱伝導率が高い第二部品１５を介してパワー半導体モジュール１１からの熱が基板５の外周側からモータ外部に逃げるため、マイコン１２に伝わる熱が少なくなり、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

図６は、実施の形態１に係る電動機１００が備えた電力制御装置１０の基板５の第２の変形例を反ステータ側から見た概略構成を示す模式図である。
また、図６に示すように、基板５の反ステータ側の面において、第一部品１３とパワー半導体モジュール１１との間、かつ、基板５の内周寄りに第二部品１５を配置する。ここで、基板５の内周寄りとは、基板５の外周よりも内周に近い位置のことである。そうすることで、モールド樹脂１４よりも熱伝導率が高い第二部品１５を介してパワー半導体モジュール１１からの熱が基板５の内周側からモータ外部に逃げるため、マイコン１２に伝わる熱が少なくなり、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。つまり、上記と同様の効果を得ることができる。なお、第二部品１５は、複数の部品で構成されてもよい。

図７は、実施の形態１に係る電動機１００の概略構成の断面を示す模式図である。
図７に示すように、基板５に対向し、かつ、反ステータ側となる位置にヒートシンク１８を配置し、パワー半導体モジュール１１と第一部品１３との間の基板５上、かつ、基板５の反ステータ側の面に第二部品１５を配置する。そうすることで、モールド樹脂１４よりも熱伝導率の低い第一部品１３からヒートシンク１８への経路で熱が逃げやすくなり、マイコン１２により熱が伝わりにくくなる。この場合、モールド樹脂１４よりも熱伝導率の高い第二部品１５は、基板５の外周寄りあるいは内周寄りに配置されている必要はない。

図８は、実施の形態１に係る電動機１００が備えた電力制御装置１０の基板５の第３の変形例を反ステータ側から見た概略構成を示す第２の模式図である。
基板５の反ステータ側の面において、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間は熱が伝わる経路１６であり、図８に示すように、基板５に貫通穴５ａが形成されてドーナツ形状を有する場合は、第一部品１３の配置は、必ずしもパワー半導体モジュール１１とマイコン１２とを結んだ直線上でなくてもよい。同様に、第二部品１５の配置は、必ずしもパワー半導体モジュール１１とマイコン１２とを結んだ直線上でなくてもよい。また、熱が伝わる経路１６は複数形成されていてもよいし単数のみ形成されていてもよい。

図９は、実施の形態１に係る電動機１００の第１の変形例の概略構成の断面を示す模式図である。図１０は、実施の形態１に係る電動機１００の第２の変形例の概略構成の断面を示す模式図である。

図９および図１０に示すように、基板５の配置面に関して、パワー半導体モジュール１１、マイコン１２、第一部品１３、および、第二部品１５が、必ずしも同じ面（ステータ側または反ステータ側）に配置されていなくてもよい。なお、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２とで基板５の異なる面にそれぞれ配置されている場合、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間は、パワー半導体モジュール１１およびマイコン１２のうち一方を基板５の面対称の位置とし、その面対称の位置ともう一方との間を含む。例えば、パワー半導体モジュール１１が基板５のステータ側の面、マイコン１２が基板５の反ステータ側の面に配置されている場合、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間は、基板５の反ステータ側の面において、パワー半導体モジュール１１の基板５の面対称となる位置とマイコン１２との間、および、基板５のステータ側の面において、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２の基板５の面対称となる位置との間のことである。また、熱伝導率が低い第一部品１３とパワー半導体モジュール１１との間に関しても同様である。

以上、実施の形態１に係る電力制御装置１０は、回転軸１が挿入される回転子２と、回転子２の外周側に設けられた固定子３と、を備えた電動機１００を駆動する電力制御装置１０である。また、電力制御装置１０は、回転軸１を貫通させる貫通穴５ａが形成され、回転子２および固定子３に対向して配置された環状の基板５と、基板５に実装され、駆動回路１１０を含むパワー半導体モジュール１１と、基板５に実装され、電動機１００へ供給する電力を制御するマイコン１２と、を有している。そして、基板５は、固定子３とモールド樹脂１４により一体形成されており、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の基板５上に、モールド樹脂１４よりも熱伝導率が低い第一部品１３が配置されている。なお、実施の形態１では基板５を環状としたが、それに限定されず、環状でなくてもよい。

実施の形態１に係る電力制御装置１０によれば、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の基板５上に、モールド樹脂１４よりも熱伝導率が低い第一部品１３が配置されている。そのため、パワー半導体モジュール１１とマイコン１２との間の熱伝導率が低くなり、パワー半導体モジュール１１からの熱がマイコン１２に伝わりにくくなるため、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。その結果、この電力制御装置１０を備えた電動機１００をより高出力化および小型化することが可能となる。

また、実施の形態１に係る電力制御装置１０は、パワー半導体モジュール１１と第一部品１３との間の基板５上、かつ、基板５の外周寄りあるいは内周寄りにモールド樹脂１４よりも熱伝導率が高い第二部品１５が配置されている。

実施の形態１に係る電力制御装置１０によれば、熱伝導率が高い第二部品１５を介してパワー半導体モジュール１１からの熱を基板５の内周側あるいは外周側からモータ外部に逃げやすくすることができる。そのため、マイコン１２に伝わる熱が少なくなり、マイコン１２の温度上昇を抑制することができる。その結果、この電力制御装置１０を備えた電動機１００をより高出力化および小型化することが可能となる。

また、実施の形態１に係る電力制御装置１０は、パワー半導体モジュール１１と第一部品１３との間の基板５上、かつ、基板５の反ステータ側の面にモールド樹脂１４よりも熱伝導率が高い第二部品１５が配置されており、基板５に対向し、かつ、反ステータ側となる位置にヒートシンク１８が配置されている。

実施の形態１に係る電力制御装置１０によれば、熱伝導率の低い第一部品１３からヒートシンク１８への経路で熱が逃げやすくなり、マイコン１２により熱が伝わりにくくなるため、さらにマイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

また、実施の形態１に係る電力制御装置１０において、マイコン１２は、基板５の反ステータ側の面に配置されている。

実施の形態１に係る電力制御装置１０によれば、マイコン１２を基板５の反ステータ側の面に配置することで、巻線３ｃからの熱が伝わりにくくなり、さらにマイコン１２の温度上昇を抑制することができる。

実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

図１１は、実施の形態２に係る空気調和機２００の構成例を示す模式図である。
図１１に示すように、空気調和機２００は、室内機２１０と、室外機２２０と、を備えている。室内機２１０と室外機２２０とは、冷媒配管２３０を介して接続されている。室内機２１０は、室内機用送風機（図示せず）を備え、室外機２２０は、室外機用送風機２２３を備えている。

室外機用送風機２２３および室内機用送風機は、それぞれ駆動源として実施の形態１で説明した電動機１００を内蔵している。なお、実施の形態２では、室内機２１０および室外機２２０がどちらも送風機を備えているが、それに限定されず、室内機２１０および室外機２２０のうち少なくとも一方が送風機を備えていればよい。

電動機１００は、空気調和機２００の他にも、例えば換気扇、家電機器、工作機などに搭載して利用することができる。モータの最大出力が大きくなると（例えば１００Ｗ以上）パワー半導体モジュール１１の発熱が大きくなり、マイコン１２にも多くの熱が伝わりやすくなるので、実施の形態１で説明したマイコン１２の温度上昇を抑制するという効果が大きくなる。

以上、実施の形態２に係る電動機１００は、最大出力が１００Ｗ以上である。

実施の形態２に係る空気調和機２００によれば、モータの最大出力が大きく、パワー半導体モジュール１１の発熱が大きいことから、実施の形態１で説明したマイコン１２の温度上昇を抑制するという効果が大きくなる。

また、実施の形態２に係る空気調和機２００は、室内機２１０と室外機２２０とを備え、室内機２１０および室外機２２０のうち少なくとも一方が送風機を有し、送風機の動力源として電動機１００を備えたものである。

実施の形態２に係る空気調和機２００によれば、実施の形態１で説明した電力制御装置１０と同様の効果を得ることができる。

１ 回転軸、２ 回転子、２ａ ロータ本体、２ｂ 回転子マグネット、２ｃ センサマグネット、３ 固定子、３ａ 固定子鉄心、３ｂ インシュレータ、３ｃ 巻線、４ａ 出力側軸受、４ｂ 反出力側軸受、５ 基板、５ａ 貫通穴、６ リード線、１０ 電力制御装置、１１ パワー半導体モジュール、１１Ｒ 過電流検出用抵抗、１１ｘ パワートランジスタ、１１ｘ１～１１ｘ６ パワートランジスタ、１１ｙ ゲートドライブ回路、１１ｚ 保護回路、１２ マイコン、１３ 第一部品、１４ モールド樹脂、１５ 第二部品、１６ 熱が伝わる経路、１７ リード口出し部、１８ ヒートシンク、１９ 磁気センサ、３０ モールド固定子、３１ 導電性ブラケット、５０ 基板、１００ 電動機、１００ａ モータ本体、１１０ 駆動回路、２００ 空気調和機、２１０ 室内機、２２０ 室外機、２２３ 室外機用送風機、２３０ 冷媒配管。

Claims (7)

1. 回転軸が挿入される回転子と、前記回転子の外周側に設けられた固定子と、を備えた電動機を駆動する電力制御装置であって、
   前記回転軸を貫通させる貫通穴が形成され、前記回転子および前記固定子に対向して配置された基板と、
   前記基板に実装され、駆動回路を含むパワー半導体モジュールと、
   前記基板に実装され、前記電動機へ供給する電力を制御するマイコンと、を有し、
   前記基板は、前記固定子とモールド樹脂により一体形成されており、
   前記パワー半導体モジュールと前記マイコンとの間の前記基板上に、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が低い第一部品が配置されている
   電力制御装置。
2. 前記パワー半導体モジュールと前記第一部品との間の前記基板上、かつ、前記基板の外周寄りあるいは内周寄りに前記モールド樹脂よりも熱伝導率が高い第二部品が配置されている
   請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記パワー半導体モジュールと前記第一部品との間の前記基板上、かつ、前記基板の反ステータ側の面に前記モールド樹脂よりも熱伝導率が高い第二部品が配置されており、
   前記基板に対向し、かつ、反ステータ側となる位置にヒートシンクが配置されている
   請求項１に記載の電力制御装置。
4. 前記マイコンは、前記基板の反ステータ側の面に配置されている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の電力制御装置。
5. 回転軸が挿入される前記回転子と、
   前記回転子の外周側に設けられた前記固定子と、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の電力制御装置と、を備えた
   電動機。
6. 最大出力が１００Ｗ以上である
   請求項５に記載の電動機。
7. 室内機と室外機とを備え、
   前記室内機および前記室外機のうち少なくとも一方が送風機を有し、
   前記送風機の動力源として請求項５または６に記載の電動機を備えた
   空気調和機。

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