JP5173877B2 - 電力変換装置、それを内蔵した駆動回路内蔵モーター、並びに、その駆動回路内蔵モーターを搭載した換気扇、空気調和機の室内機、空気調和機、ポンプ及びそのポンプを搭載した給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置、それを内蔵した駆動回路内蔵モーター、並びに、その駆動回路内蔵モーターを搭載した換気扇、空気調和機の室内機、空気調和機、ポンプ及びそのポンプを搭載した給湯機に関するものである。

従来の、商用交流電源を平滑整流した直流電圧を動力源とするモーター駆動装置及びモーターとして、スイッチ素子を主な構成要素とするインバーター部とモーターのローターの回転子を検出するホール素子センサーの出力信号及び速度指令信号が供給されてＰＷＭ信号を形成するＰＷＭ信号形成回路を含む周辺回路とが独立した２つのＩＣとスイッチ素子を集積した電力変換回路から構成されて、周辺回路の作用により、スイッチ素子がスイッチ制御されて、商用交流電圧を整流平滑して得られる高圧直流電圧からモーターのステーターのモーター駆動巻線に電力供給してローターの回転数を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３３３８８０号公報（第６頁、図１）

しかしながら、特許文献１で示される従来の電力変換回路では、高耐圧のゲートドライバーＩＣと高耐圧のスイッチ素子間の高圧配線をプリント基板上で実施する必要があるため、基板面積を多くとり、そのためモノリシックＩＣを用いた電力変換回路に比べ著しく大きくなってしまうという問題があった。
また、奥行き１５０ｍｍから３００ｍｍの家庭用エアコンの室内機で使用されるΦ１００ｍｍ以下の小径のモーターでは、ホール素子センサーをステーター側に実装する必要があり、プリント基板のステーター側の面にその他の部品を実装するスペースが著しく少なくなるという問題もあった。
また、ホール素子センサーとステーターを磁気的に結合させるため、プリント基板とステーターを近接させる必要があり、基板にどうしてもベアリングを貫通させる穴が必要となり、Φ１００ｍｍ以下の小径モーターではプリント基板上に部品を載せたり、銅パターンによる配線を行うためのスペースが著しく極めて少なくなるという問題もあった。
また、実装スペースを稼ぐため、プリント基板の両面に部品を実装する方法が考えられるが、小型で実装面積を稼ぎやすい面実装部品を用いた場合、その両面に面実装部品を実装する必要があり、その場合半田付けの工程が２工程となり、高コストとなるという問題もあった。
そして、実装度を上げるため、専用ＩＣ、マイコン、ゲートドライバーＩＣ、ホール素子センサー、抵抗及びコンデンサー等を面実装部品として、基板の両面に配置した場合、その基板をステーターと一体化しモールドした場合、反ステーター側の面実装部品とプリント基板の電気的結合をとるために用いる半田が樹脂の熱収縮応力により長期使用した場合切れやすくなるといった問題もあった。

また、近年、家庭用空調機の送風機用に大量使用され低コストなΦ１００ｍｍ以下のステーターコアを搭載したモーターを流用し業務用エアコンのファンモーターに適用する事が多くなってきたが、その場合、回路基板はΦ１００ｍｍ以下のまま、モーターの出力電流が増加している。そのため素子を通過する素子電流も増加している。
特許文献１においては、スイッチ素子にＭＯＳＦＥＴを用いることでＩＧＢＴに比べ低損失となるとの記載があるが、実際それが成り立つのは以下の条件である。

Ｉ＜ＶＣＥｓａｔ／Ｒｏｎ （１）
Ｉ：スイッチ素子電流
ＶＣＥｓａｔ：ＩＧＢＴのＯＮ電圧
Ｒｏｎ：ＭＯＳＦＥＴのＯＮ抵抗

したがって、

Ｉ＞ＶＣＥｓａｔ／Ｒｏｎ （２）

上記式（２）の条件ではＩＧＢＴを用いた方が良いことになる。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、第一の目的は、ステーター側の面を低圧部品実装のために有効に使用することができる電力変換装置及びそれを内蔵した駆動回路内蔵モーターを得ることである。
また、第二の目的は、プリント基板の回路の半田付け作業負担を低減し、製造コストを低減することができる電力変換装置及びそれを内蔵した駆動回路内蔵モーターを得ることである。
また、第三の目的は、応力に対し半田が切れやすい面実装部品をステーター側の面に集めることができ、熱履歴に対して半田寿命が高く、信頼性の高い電力変換装置及びそれを内蔵した駆動回路内蔵モーターを得ることである。
そして、第四の目的は、上記の駆動回路内蔵モーターを搭載した換気扇、空気調和機の室内機、空気調和機、ポンプ及びそのポンプを搭載した給湯機を得ることである。

本発明に係る電力変換装置は、ステーターを有するブラシレスモーターの回転を検出するセンサーと、該センサーの出力信号及び外部からの指令信号が入力され、制御信号を生成し出力する周辺回路と、高圧部品によって構成され、そして、前記周辺回路の前記制御信号に基づいて前記ブラシレスモータを回転駆動させるパワー回路と、前記センサー、前記周辺回路及び前記パワー回路が実装された基板と、を備え、前記基板は、前記ステーターに対向するように配置され、かつ、該ステーターと共に樹脂と共に封止され、前記センサー及び前記周辺回路は、面実装部品であり、該面実装部品は、前記基板の前記ステーター側の面に集約して実装され、前記パワー回路は、リード部品であり、該リード部品は、前記基板の前記ステーター側の反対側の面に集約して実装されたことを特徴とする。

本発明に係る電力変換装置によれば、プリント基板の反ステーター側の面に高圧部品を配置させることによって、ステーター側の面を低圧部品実装のために有効に使用することができる。
また、プリント基板のステーター側の面に面実装部品を集め、リード部品を反ステーター側の面に集めたことによって、プリント基板の回路の半田付け作業は、反ステーター側の面のみの一回で済み、電力変換装置の製造コストを低減することができる。
さらに、高圧部品をパワーＩＣに集約し、そのパワーＩＣをプリント基板の反ステーター側の面に配置したことによって、応力に対し半田が切れやすい面実装部品をステーター側の面に集めることができ、熱履歴に対して半田寿命が高く、信頼性の高い電力変換装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の回路図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるプリント基板の材料取りを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を搭載した駆動回路内蔵モーターの構造図である。 本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造図である。 本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造図である。 本発明の実施の形態３に係る電力変換装置を搭載した駆動回路内蔵モーターの構造図である。 本発明の実施の形態４に係る駆動回路内蔵モーターを搭載した換気扇の構造図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機の全体外観図である。 同空気調和機における室内機の横断面図である。 本発明の実施の形態６に係る給湯機の全体構成図である。

実施の形態１．
（電力変換装置の回路構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の回路図である。
図１において、商用電源を整流した直流１００Ｖ〜３５０Ｖの高圧電源１及びＤＣ２０Ｖ〜３．３Ｖの低圧安定化電源が供給される低圧電源供給線２が、パワーＩＣ７に接続されている。また、制御マイコン（図示せず）等からの出力電圧指令又は後述するモーター８の回転数指令が入力される指令入力端子３及びパワーＩＣ７によって駆動されるモーター８の回転数に応じたパルスが出力されるＦＧ信号出力端子４が、低耐圧ＰＮ接合プロセスの半導体によって作られる専用ＩＣ又はマイコン（以下、専用ＩＣ６）に設けられている。

専用ＩＣ６には、モーター８の回転を検出するセンサーでありローターの磁極位置に応じてパルス出力するホールＩＣ５が接続されている。また、この専用ＩＣ６は、指令入力端子３から入力される指令入力をもとに、後述するスイッチ素子１２〜スイッチ素子１４のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定するゲート信号を発生させ送信するために、パワーＩＣ７内部の金属リードフレームに実装され樹脂によって封止された高耐圧のＰＮ接合プロセスで作られるＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９に接続されている。このＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９の絶縁部には、ＰＮ接合分離又は誘電体分離が用いられている。ＰＮ接合分離を用いた場合は誘電体分離に比べ安価にＩＣが得られ、また誘電体分離を用いた場合はＰＮ接合分離に比べラッチアップフリーであるという高信頼性が得られる。さらに、専用ＩＣ６は、後述するスイッチ素子１５〜スイッチ素子１７のＯＮ／ＯＦＦ状態を決定する低圧ゲート信号を発生させ送信するために、パワーＩＣ７内部に実装され樹脂によって封止された高耐圧のＰＮ接合プロセスで作られるＬＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）１０に接続されている。

パワーＩＣ７内部には、ＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９における高電位側のゲート信号を発生するための電源を生成するためのブートストラップダイオード１１が封止されている。このＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９の出力側には、高耐圧のＰＮ接合プロセスで作られるスイッチ素子１２〜スイッチ素子１４のゲート側が接続されている。このスイッチ素子１２〜スイッチ素子１４は、高圧電源１の高電位（正）側とブラシレスモーター等のモーター８の巻き線との間に接続されるスイッチ素子である。前述したように、スイッチ素子１２〜スイッチ素子１４として、Ｉ＜ＶＣＥｓａｔ／Ｒｏｎの場合はＭＯＳＦＥＴ、そして、Ｉ＞ＶＣＥｓａｔ／Ｒｏｎの場合はＩＧＢＴを用いると、スイッチ素子の定常損失は小さくなる。また、ＬＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）１０の出力側には、スイッチ素子１５〜スイッチ素子１７のゲート端子が接続されている。これらのスイッチ素子１５〜スイッチ素子１７のドレイン側には、それぞれ、スイッチ素子１２〜スイッチ素子１４のソース側が接続されており、また、スイッチ素子１５〜スイッチ素子１７のソース側は、高圧電源１の低電位（負）側に接続されている。

以上のように、高圧電源１及び低圧電源供給線２から電源が供給され、外部と通信を実施する指令入力端子３及びＦＧ信号出力端子４を備え、さらにホールＩＣ５、専用ＩＣ６及びパワーＩＣ７が実装されたプリント基板を備え、そのプリント基板をモーター８の後述するステーターと近接して配置して電気的に結合し一体化して樹脂で封止されて駆動回路内蔵モーター１８が構成されている。

専用ＩＣ６は、指令入力端子３から入力される指令入力に基づいてゲート信号を発生させ、パワーＩＣ７におけるＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９及びＬＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）１０は、そのゲート信号に基づいて、ＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）９はスイッチ素子１２〜スイッチ素子１４の、そして、ＬＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）１０はスイッチ素子１５〜スイッチ素子１７のＯＮ／ＯＦＦ動作を実施する。このスイッチ素子１２〜スイッチ素子１７のＯＮ／ＯＦＦ動作によってモーター８には交流電圧が供給され、この交流電圧によってモーター８におけるステーターの巻き線に電流が流れ、この巻き線電流によって発生する磁束とローター（図示せず）との反発力によってモーターシャフト（図示せず）に回転トルクが発生してモーター８は回転駆動する。

なお、請求項記載のセンサーはホールＩＣ５に、周辺回路は専用ＩＣ６に、そして、パワー回路はパワーＩＣ７に相当する。

（電力変換装置の構造）
図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構造図である。このうち、図２（ａ）はステーター側からの見取り図であり、図２（ｂ）は反ステーター側からの見取り図である。両図は、位置関係がわかりやすいように左右反転して記載してある。
図２で示されるように、半月形のプリント基板２１のステーター側の面には、前述のホールＩＣ５及び専用ＩＣ６が面実装部品として実装されている。一方、プリント基板２１の反ステーター側の面には、前述のパワーＩＣ７及びプリント基板２１からの入出力線をまとめたモーター外部接続リード１９が実装されている。このモーター外部接続リード１９によって、図１における高圧電源１及び低圧電源供給線２の電力線、並びに、指令入力端子３及びＦＧ信号出力端子４に接続された通信線がまとめられている。また、プリント基板２１の周縁部には、ステーターと電気的に接続するためのモーター端子２２が設置されている。また、プリント基板２１の中央部には、後述するモーターシャフトを貫通させるための穴であるモーターシャフト貫通用穴２６が設けられている。以上のような構成で、電力変換装置２７が構成されている。

以上のような電力変換装置２７の構成においては、高圧部品である９〜１７が一体化されたパワーＩＣ７と、高圧結線を含むモーター外部接続リード１９が、プリント基板２１の反ステーター側の面に配置されるため、ステーター側の部品実装領域には低圧部品のみの配置構成とすることができ、小径かつ半月形のプリント基板２１のステーター側の面を、低圧部品実装のために有効に使用することが可能となる。
また、プリント基板２１のステーター側の面に面実装部品を集め、リード部品を反ステーター側の面に集めたことによって、プリント基板２１上の回路の半田付け作業は、反ステーター側の面のみの一回で済み、電力変換装置２７の製造コストを低減することができる。
そして、プリント基板２１上のパワーＩＣ７内のスイッチ素子１２〜スイッチ素子１７について、ＭＯＳＦＥＴを配置するかＩＧＢＴを配置するかについては、パワーＩＣ７内部の同じ位置に載せ替えるだけでよく、例えば、電流容量の小さな家庭用エアコン又は電流容量の大きな業務用エアコンに搭載されるモーターに対し本実施の形態に係る電力変換装置２７を搭載することができる。

なお、請求項記載の基板は、プリント基板２１又は後述するプリント基板２１ａに相当するものである。

図３は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置におけるプリント基板の材料取りを示す図である。
図３で示されるように、半月形のプリント基板２１が６個、一つの長方形基板２８上に形成されている。

以上のように、半月形のプリント基板２１を長方形基板２８に複数並べた場合、円形の基板にした場合と比較して材料取りが著しく良い。

なお、図３で示される長方形基板２８上におけるプリント基板２１の材料取りの配置は、例示であり、他の配置によって材料取りするものとしてもよい。

（駆動回路内蔵モーターの構造）
図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置を搭載した駆動回路内蔵モーターの構造図である。
図４で示されるように、プリント基板２１の下方に、電磁鋼板を積層したステーターコアに銅線又はアルミ線を巻いた外径が１００ｍｍ以下のステーター２０が設置されており、そのステーター２０及びプリント基板２１は、モーター端子２２によって電気的に接続されている。また、前述のようにプリント基板２１において、そのステーター２０側の面には、ホールＩＣ５及び専用ＩＣ６が面実装部品として実装されており、ステーター２０側の反対側の面には、パワーＩＣ７及びモーター外部接続リード１９が実装され、電力変換装置２７を構成している。そして、ステーター２０及び電力変換装置２７を一体構造に保持し封止するためにモールド樹脂２３が形成されている。そのモールド樹脂２３の中央上部には、モールド樹脂で形成され、ベアリングを保持するためのベアリングハウジング２４が設置されている。円環状のステーター２０の内側は、モールド樹脂が充填されていないローター貫通用穴２５が形成されている。そのローター貫通用穴２５には、ローター３０が設置されており、そのローター３０の中心を通ってモーターシャフト３１が設置されている。このモーターシャフト３１は、ベアリングハウジング２４に収納されているベアリング（図示せず）と結合するために、プリント基板２１のモーターシャフト貫通用穴２６を貫通している。以上のような構成で、駆動回路内蔵モーター１８が構成されている。

以上のような構成において、プリント基板２１のステーター２０側の反対側のモールド樹脂は、熱抵抗の大きいプリント基板２１を介して、低温である駆動回路内蔵モーター１８の表面に近いため、駆動回路内蔵モーター１８において内外温度差が発生した場合、他のモールド樹脂部と比較して著しく温度勾配が高い。そのため、駆動回路内蔵モーター１８の内外温度差が発生した場合、ステーター２０側の反対側の面の電子部品は、ステーター２０側の電子部品に比べ、モールド樹脂の熱収縮による応力を多く受ける。しかしながら、本実施の形態においては、高圧部品をパワーＩＣ７に集約し、そのパワーＩＣ７を、プリント基板２１におけるステーター２０側の反対側の面に配置したことで、応力に対し半田が切れやすい面実装部品をステーター２０側の面に全て集めることができ、熱履歴に対して半田寿命が高く、信頼性の高い電力変換装置２７及び駆動回路内蔵モーター１８を得る事ができる。
また、高圧部品を集約したパワーＩＣ７を、プリント基板２１のステーター２０側の反対側の面に実装したことで、ステーター２０側に実装集約性の高い面実装部品を効率よく配置できたことで、外径が１００ｍｍ以下の円形のステーター上に半月形のプリント基板２１を配置することができる。
そして、スイッチ素子１２〜スイッチ素子１７としてのＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒｏｎは素子温度に対し単調増加となることは一般的に知られているが、本実施の形態では発熱源であるステーター２０に対し熱抵抗の大きなプリント基板２１を介し、温度の低い駆動回路内蔵モーター１８表面側にスイッチ素子１２〜スイッチ素子１７を内蔵したパワーＩＣ７を配置する構成としているため、スイッチ素子１２〜スイッチ素子１７にＭＯＳＦＥＴを用いた場合、特に損失の低い電力変換装置２７を得る事ができる。

実施の形態２．
（電力変換装置の構造）
図５は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構造図である。このうち、図５（ａ）はステーター側からの見取り図であり、図５（ｂ）は反ステーター側からの見取り図である。両図は、位置関係がわかりやすいように左右反転して記載してある。本実施の形態においては、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図５で示されるように、円形で実施の形態１におけるプリント基板２１よりも外形が小さいプリント基板２１ａのステーター側の面に、ホールＩＣ５及び専用ＩＣ６が面実装部品として実装されている。一方、プリント基板２１ａの反ステーター側の面には、パワーＩＣ７及びモーター外部接続リード１９が実装されている。

（実施の形態２の効果）
以上のような電力変換装置２７の構成においては、高圧部品である９〜１７が一体化されたパワーＩＣ７と、高圧結線を含むモーター外部接続リード１９が、プリント基板２１ａの反ステーター側に配置されるため、ステーター側の部品実装領域には低圧部品のみの配置構成とすることができ、小径のプリント基板２１ａのステーター側の面を、低圧部品実装のために有効に使用することが可能となる。
また、プリント基板２１ａを半月形ではなく、円形かつ小径化したことで、実施の形態１よりも小径の駆動回路内蔵モーター１８を得ることができる。

実施の形態３．
（電力変換装置の構造）
図６は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置の構造図である。このうち、図６（ａ）はステーター側からの見取り図であり、図６（ｂ）は反ステーター側からの見取り図である。両図は、位置関係がわかりやすいように左右反転して記載してある。本実施の形態においては、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図６で示されるように、半月形のプリント基板２１にステーター側の面には、ホールＩＣ５、専用ＩＣ６及びパワーＩＣ７が面実装部品として実装されている。一方、プリント基板２１の反ステーター側の面には、モーター外部接続リード１９のみが実装されている。

以上のような電力変換装置の構成においては、モーター外部接続リード１９のみがプリント基板２１の反ステーター側に配置されるため、実施の形態１及び実施の形態２と比較すると、プリント基板２１のステーター側に部品が集中し、プリント基板２１の集積効率は低減するが、電力変換装置２７全体を薄型化できる。

（駆動回路内蔵モーターの構造）
図７は、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置を搭載した駆動回路内蔵モーターの構造図である。ここでは、実施の形態１における図４で示される駆動回路内蔵モーターの構造との相違点を中心に説明する。
図７で示されるように、プリント基板２１において、そのステーター２０側の面には、ホールＩＣ５、専用ＩＣ６及びパワーＩＣ７が面実装部品として実装されており、ステーター２０側の反対側の面には、モーター外部接続リード１９のみが実装されている。図６で示される電力変換装置２７は、実施の形態１及び実施の形態２に係る電力変換装置２７よりも薄型に構成されているため、図７で示されるように、ステーター２０におけるステーターコアの幅を大きくした構成となっている。以上のような構成で、駆動回路内蔵モーター１８が構成されている。

以上のような薄型化された電力変換装置２７を搭載することによって、同一の駆動回路内蔵モーター１８の外形であれば電力変換装置２７が薄くなった分ステーター２０におけるステーターコアの幅を大きくすることによって、同一体積で高出力の駆動回路内蔵モーター１８を得る事ができる。実際、家庭用エアコンに用いるパワーＩＣ７の厚さは４ｍｍ程度であるのに対しステーターの厚さは１０ｍｍ程度であることから、パワーＩＣ７の４ｍｍ分を全て積み幅増加に使用した場合、同一の外形でトルク出力について４０％向上した駆動回路内蔵モーター１８を得る事ができる。

なお、上記の説明における電力変換装置２７を構成するプリント基板は、半月形のプリント基板２１としたが、これに限られるものではなく、実施の形態２における円形のプリント基板２１ａが使用される構成としてもよい。

実施の形態４．
（換気扇の構造）
図８は、本発明の実施の形態４に係る駆動回路内蔵モーターを搭載した換気扇の構造図である。
図８で示されるように、円形のプリント基板２１ａにおいて、そのステーター２０側の面に、ホールＩＣ５及び専用ＩＣ６が面実装部品として実施されており、ステーター２０側の反対側の面には、図１における高圧部品である９〜１７及び高圧の商用電源を整流するためのダイオードブリッジを内蔵したパワーＩＣ７、そして、モーター外部接続リード１９（図示せず）が実装されている。この円形のプリント基板２１ａの中央部にはモーターシャフト貫通用穴２６（図示せず）が設けられている。以上のような構成で、電力変換装置２７が構成されており、実施の形態１における図４で示された構成と同様の構成によって駆動回路内蔵モーター１８が構成されている。

この駆動回路内蔵モーター１８は、その外面を金属バリア３２によって覆われている。また、駆動回路内蔵モーター１８が有するモーターシャフト３１には、遠心力によって換気するシロッコファン３４が取り付けられている。前述した金属バリア３２と結合し、さらにシロッコファン３４全体を囲うようにして換気扇金属筐体３３が設置されている。この換気扇金属筐体３３は、例えば、天井壁３５に当接して支持された形態で設置される。また、この換気扇金属筐体３３の下面は、換気のためシロッコファン３４に空気を送り込ませるために開放されており、その下面には、換気扇グリル３６が取り付けられている。以上のような構成で、換気扇４０が構成されている。

（換気扇の基本動作）
まず、電力変換装置２７によって生成する交流電圧によってローター３０に取り付けられるモーターシャフト３１が回転駆動する。そのモーターシャフト３１に取り付けられたシロッコファン３４も、モーターシャフト３１の回転駆動に伴い回転する。前述の換気扇金属筐体３３は、外部へ空気を排出する排出口まで導くダクト（図示せず）に接続されており、このシロッコファン３４の回転によって、室内の空気が換気扇金属筐体３３内に送り込まれ、さらにその空気はダクトを流通して、排出口を介して外部に排出される。

（実施の形態４の効果）
以上の構成によって、プリント基板２１ａにおけるステーター２０側の反対側の面に、商用電源の整流用のダイオードブリッジを内蔵したパワーＩＣ７内やその他高圧部品を実装したことと、そのプリント基板２１ａが円形であることによって、実施の形態１〜実施の形態３に係る電力変換装置２７よりもステーター２０側の反対側の面に、部品実装領域に余裕ができ、例えば、平滑用のコンデンサー等（図示せず）の交流直流変換部品も一枚のプリント基板２１ａ上に実装できる。したがって、交流直流変換部品の実装スペースがとれない換気扇等の機器にも搭載可能な、交流直流変換部品も内蔵した駆動回路内蔵モーター１８を得ることができる。

なお、上記で説明した図８で示される駆動回路内蔵モーター１８を備えた換気扇４０は、例示であり、これによってその構成が限定されるものではなく、例えば、図８における換気扇４０は、シロッコファン型のものであるが、プロペラ型又はターボファン型の換気扇としてもよく、それに駆動回路内蔵モーター１８が搭載される構成としてもよい。
また、本実施の形態に係る換気扇４０に搭載された駆動回路内蔵モーター１８における電力変換装置２７において、その構成要素であるパワーＩＣ７にダイオ−ドブリッジが内蔵されているものを説明したが、これに限られるものではなく、実施の形態１〜実施の形態３に係る電力変換装置２７を内蔵した駆動回路内蔵モーター１８が換気扇４０に搭載されるものとしてもよい。
さらに、上記の説明における電力変換装置２７を構成するプリント基板は、円形のプリント基板２１ａとしたが、これに限られるものではなく、実施の形態１又は実施の形態３における半月形のプリント基板２１が使用される構成としてもよい。

実施の形態５．
（空気調和機の構造）
図９は本発明の実施の形態５に係る空気調和機の全体外観図であり、図１０は同空気調和機における室内機の横断面図である。
図９で示される空気調和機１００において、室内機５０は冷媒配管５１を介して室外機６０に接続されている。また、室内機５０には、後述する室内機送風機５４が内蔵されており、室外機６０には、室外機送風機６１が設置されている。
また、図１０で示されるように、室内機５０の内部には、室内空気と冷媒との間で熱交換を実施する熱交換器５２、及び、室内機５０の上面に備えられた吸込口５３から室内空気を室内機５０内部に吸込み、熱交換器５２を通過させて熱交換された調和空気とし、その調和空気を室内に吹出す室内機送風機５４が固定されている。熱交換器５２は、折り曲げられた構成となっており、室内機送風機５４を囲うように設置されている。室内機送風機５４は、室内機５０の長手方向に延びる態様で固定されているラインフローファンである。そして、室内機送風機５４には、例えば、その回転駆動をさせるため実施の形態２に係る電力変換装置２７が搭載された駆動回路内蔵モーター１８が連結されている。また、室内機送風機５４の下部は、前述した調和空気が流通する吹出風路５５が形成されており、その吹出風路５５を流通する調和空気を外部に排出するための吹出口５６が、室内機５０の下部、かつ、室内機５０の長手方向に延びる態様で備えられている。

（空気調和機の室内機の基本動作）
次に、室内機５０の基本的な動作について説明する。
使用者がリモコン等を操作することによって空気調和機１００の運転開始が指令されると、室内機送風機５４に連結された駆動回路内蔵モーター１８が回転駆動し、その回転に連動して室内機送風機５４が回転駆動する。この室内機送風機５４の回転によって室内空気が吸込口５３から吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、室内機送風機５４の連続的な回転によってさらに熱交換器５２を通過し、この熱交換器５２内部を流通する冷媒と熱交換される。この熱交換器５２は、空気調和機１００の運転が冷房運転の場合は蒸発器として機能し、熱交換器５２の内部の冷媒が蒸発するため、通過する室内空気は冷却される。一方、暖房運転の場合は、凝縮器として機能し、通過する室内空気は加熱される。このように、室内機５０に吸い込まれた室内空気は、熱交換器５２を通過する際に、熱交換器５２によって熱交換され、使用者が要求する調和空気となる。熱交換器５２を通過した調和空気は、室内機送風機５４の連続的な回転によって、吹出風路５５を通過して吹出口５６から室内に吹き出される。また、この室内機送風機５４に連結された駆動回路内蔵モーター１８の回転数が変化することによって、吹き出される調和空気の風量が調整される。

（実施の形態５の効果）
以上のような構成のように、空気調和機１００、特に室内機５０における室内機送風機５４に実施の形態２に係る駆動回路内蔵モーター１８を連結し搭載することによって、室内機５０のサイズダウンを可能とし、窓上と天井の間が狭い室内においても設置可能な空気調和機を得ることができる。
また、本実施の形態における空気調和機１００においては、前述のようにサイズダウンが可能であるので、室内の壁からの出っ張りの小さな室内機５０を得ることができ、設置された室内において、使用者に室内機５０の出っ張りによる圧迫感を感じさせない意匠性の高い空気調和機を得ることができる。

なお、上記で説明した図９及び図１０で示される駆動回路内蔵モーター１８を備えた空気調和機１００、特に室内機５０の構造は、例示であり、これらによってその構造が限定されるものではない。
また、本実施の形態に係る空気調和機１００の室内機５０における室内機送風機５４に連結されるモーターとして、実施の形態２に係る電力変換装置２７が搭載された駆動回路内蔵モーター１８が使用される構成を説明したが、これに限られるものではなく、実施の形態１、実施の形態３又は実施の形態４に係る電力変換装置２７が搭載された駆動回路内蔵モーター１８が使用される構成としてもよい。
さらに、上記の説明において、駆動回路内蔵モータ−１８は、室内機５０における室内機送風機５４に連結される構成を説明したが、これに限られるものではなく、室外機６０における室外機送風機６１に連結され使用される構成としてもよい。

実施の形態６．
（給湯機の全体構成）
図１１は、本発明の実施の形態６に係る給湯機の全体構成図である。
本実施の形態に係る給湯機７０は、冷凍サイクル部８０及び蓄熱回路部９０によって構成されている。
冷凍サイクル部８０は、圧縮機８１、水−冷媒熱交換器８２、膨張弁８３、空気熱交換器８４、アキュムレーター８５及び空気熱交換器８４に取り付けられた送風機８６によって構成されている。また、圧縮機８１、水−冷媒熱交換器８２、膨張弁８３、空気熱交換器８４及びアキュムレーター８５の順に冷媒配管によって環状に接続されて冷媒回路が形成されている。
蓄熱回路部９０は、水−冷媒熱交換器８２、その水−冷媒熱交換器８２によって加熱された水を貯めるタンク９１及びそのタンク９１から流出した水を送り出すポンプ９２によって構成されている。ポンプ９２には、その回転駆動をさせるため実施の形態１〜実施の形態４のいずれかに係る駆動回路内蔵モーター１８が連結されている。また、水−冷媒熱交換器８２に導通している水配管は、冷媒回路の冷媒配管とは分離しており、水−冷媒熱交換器８２、その水−冷媒熱交換器８２によって加熱された水を貯めるタンク９１及びそのタンク９１から流出した水を送り出すポンプ９２を順に水配管によって環状に接続されて水循環回路が形成されている。

（給湯機の基本動作）
まず、冷凍サイクル部８０の基本動作を説明する。
圧縮機８１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、水−冷媒熱交換器８２へ流入し、水配管を流通する水に対し放熱して熱交換を実施し凝縮する。その凝縮した液冷媒は、膨張弁８３によって減圧され、低圧の気液二相冷媒又は液冷媒となって、空気熱交換器８４に流入する。この空気熱交換器８４において、低圧の冷媒は、送風機８６によって送られる外気から熱を吸収して蒸発し、ガス冷媒となる。このガス冷媒は、アキュムレーター８５において一時蓄積され、再び圧縮機８１に吸入される。以後、この動作を繰り返す。

次に、蓄熱回路部９０の基本動作を説明する。
水循環回路を流通する水は、ポンプ９２によって水−冷媒熱交換器８２に送られ、その水−冷媒熱交換器８２において冷媒回路からの放熱によって温められる。その温められた水は、タンク９１に流入し貯水される。このタンク９１に貯められた水は、再びポンプ９２に送られる。以後、この動作を繰り返す。

（実施の形態６の効果）
以上の構成によって、実施の形態１〜実施の形態４と同様の効果を有する駆動回路内蔵モーター１８を備えた給湯機を得ることができる。

なお、上記で説明した図１１で示される駆動回路内蔵モーター１８を備えた給湯機７０の構成は、例示であり、これらによってその構成が限定されるものではない。

１ 高圧電源、２ 低圧電源供給線、３ 指令入力端子、４ ＦＧ信号出力端子、５ ホールＩＣ、６ 専用ＩＣ、７ パワーＩＣ、８ モーター、９ ＨＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）、１０ ＬＶＩＣ（ゲートドライブＩＣ）、１１ ブートストラップダイオード、１２〜１７ スイッチ素子、１８ 駆動回路内蔵モーター、１９ モーター外部接続リード、２０ ステーター、２１、２１ａ プリント基板、２２ モーター端子、２３ モールド樹脂、２４ ベアリングハウジング、２５ ローター貫通用穴、２６ モーターシャフト貫通用穴、２７ 電力変換装置、２８ 長方形基板、３０ ローター、３１ モーターシャフト、３２ 金属バリア、３３ 換気扇金属筐体、３４ シロッコファン、３５ 天井壁、３６ 換気扇グリル、４０ 換気扇、５０ 室内機、５１ 冷媒配管、５２ 熱交換器、５３ 吸込口、５４ 室内機送風機、５５ 吹出風路、５６ 吹出口、６０ 室外機、６１ 室外機送風機、７０ 給湯機、８０ 冷凍サイクル部、８１ 圧縮機、８２ 水−冷媒熱交換器、８３ 膨張弁、８４ 空気熱交換器、８５ アキュムレーター、８６ 送風機、９０ 蓄熱回路部、９１ タンク、９２ ポンプ、１００ 空気調和機。

Claims (17)

1. ステーターを有するブラシレスモーターの回転を検出するセンサーと、
   該センサーの出力信号及び外部からの指令信号が入力され、制御信号を生成し出力する周辺回路と、
   高圧部品によって構成され、そして、前記周辺回路の前記制御信号に基づいて前記ブラシレスモーターを回転駆動させるパワー回路と、
   前記センサー、前記周辺回路及び前記パワー回路が実装された基板と、
   を備え、
   前記基板は、前記ステーターに対向するように配置され、かつ、該ステーターと共に樹脂と共に封止され、
   前記センサー及び前記周辺回路は、面実装部品であり、該面実装部品は、前記基板の前記ステーター側の面に集約して実装され、
   前記パワー回路は、リード部品であり、該リード部品は、前記基板の前記ステーター側の反対側の面に集約して実装された
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記周辺回路は、低耐圧ＰＮ接合プロセスの半導体によって作られるプリドライブＩＣ又はマイコンである
   ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記パワー回路は、商用電源を整流するためのダイオードブリッジを内蔵した
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電力変換装置。
4. 前記パワー回路は、ゲートドライブＩＣ及び６つのスイッチ素子を内蔵した一体構造のパワーＩＣである
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 前記パワー回路は、
   前記ゲートドライブＩＣによって前記周辺回路から入力する制御信号を増幅させ、
   該増幅された制御信号を前記６つのスイッチ素子のそれぞれのゲートに出力して、前記６つのスイッチ素子の開閉動作を制御することによって前記ブラシレスモーターを駆動させる
   ことを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
6. 前記ゲートドライブＩＣ及び前記６つのスイッチ素子は、高耐圧ＰＮ接合プロセスによって作られる
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の電力変換装置。
7. 前記６つのスイッチ素子のうち、３素子は、それぞれのドレインが直流電源の正側に接続され、残りの３素子は、それぞれのソースが前記直流電源の負側に接続され、前記３素子のそれぞれのソース及び前記残りの３素子のそれぞれのドレインは、前記ブラシレスモーターにおける駆動巻線の各相端子に接続される
   ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の電力変換装置。
8. 前記６つのスイッチ素子のうち、３つ以上の素子がＭＯＳＦＥＴである
   ことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
9. 前記６つのスイッチ素子のうち、３つ以上の素子がＩＧＢＴである
   ことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
10. 前記基板は、半月形である
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電力変換装置。
11. 前記基板は、円形である
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電力変換装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の電力変換装置と、
    ステーターを有するブラシレスモーターと、
    を備え、
    前記ステーターの外径が１００ｍｍ以下である
    ことを特徴とする駆動回路内蔵モーター。
13. 請求項１２記載の駆動回路内蔵モーターを搭載した
    ことを特徴とする換気扇。
14. 請求項１２記載の駆動回路内蔵モーターを搭載した
    ことを特徴とする空気調和機の室内機。
15. 請求項１２記載の駆動回路内蔵モーターを搭載した
    ことを特徴とする空気調和機。
16. 請求項１２記載の駆動回路内蔵モーターを搭載した
    ことを特徴とするポンプ。
17. 請求項１６記載のポンプを搭載した
    ことを特徴とする給湯機。

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