JP5601272B2

JP5601272B2 - モータ装置

Info

Publication number: JP5601272B2
Application number: JP2011093077A
Authority: JP
Inventors: 正寿用皆
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2031-04-19
Also published as: JP2012228054A

Description

本発明は、車両に搭載されるモータ装置に関するものである。

この種の装置として、モータ部を収容するモータハウジングと、このモータハウジングの周壁外周面に固着された樹脂製の外枠部と、この外枠部に固定された蓋板部とにより、インバータ回路部を収容するケースを構成し、このケース内にインバータ回路部を搭載したプリント基板を収容するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２４９０３号広報

上記特許文献１に記載された装置は、モータ部を収容するモータハウジングの外側にインバータ回路部を収容するケースが形成され、インバータ回路部が十分に電磁的に遮蔽されていないため、インバータ回路部からの放射ノイズが放出され、周辺機器に悪影響を与えてしまうという問題がある。

また、車両に搭載されるモータ装置は、図７に示すように、電源の負極端子が車両アースに接続され、電源とモータ装置との間はワイヤーハーネスを介して接続されるようになっている。このような装置では、モータＭを駆動する際にモータＭと車両アースとの間に浮遊容量Ｃが発生し、この浮遊容量Ｃにより、車両アースにコモンモード電流が流れる。

また、車両に搭載されるモータ装置では、ＰＷＭ信号を用いてモータ部を制御するＰＷＭ制御が広く行われており、このようなモータ装置では、スイッチング素子の発熱を抑制するため、ＰＷＭ信号の周波数の高周波化が図られている。

したがって、車両に搭載されるモータ装置において、周波数の高いＰＷＭ信号でＰＷＭ制御される場合、車両アースを介して電源の負極端子へ流れるコモンモード電流が増大してしまう。このように、コモンモード電流が増大すると、周辺機器などに悪影響を及ぼすことになるといった問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、車両アースに流れるコモンモード電流の低減および放射ノイズの低減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両に搭載されるモータ装置であって、モータ部（３０）と、モータ部（３０）をＰＷＭ制御するための回路を搭載した回路基板（２６）と、を備え、回路基板（２６）は、電源（８０）の負極端子とともに車両アースに接続されるグランド端子（２６ｂ）と電源（８０）の正極端子に接続される電源端子（２６ａ）とを有し、回路基板（２６）の一面には、当該回路基板（２６）の一面と面接触するように放熱フィンが（５０）設けられ、放熱フィン（５０）における回路基板（２６）と接触する第１面の反対面となる第２面がモータ部（３０）を収納する金属製の筐体（１１、１２）の内面と面接触するように放熱フィン（５０）が筐体（１１、１２）の内面に固着され、回路基板（２６）および放熱フィン（５０）が電磁的に遮蔽されるように筐体（１１、１２）内に収納されており、モータ部（３０）の駆動により発生するコモンモード電流が筐体（１１、１２）から放熱フィン（５０）を介してグランド端子（２６ｂ）へと流れ、車両アースに流れるコモンモード電流が低減されるようになっていることを特徴としている。

このような構成によれば、放熱フィン（５０）における回路基板（２６）と接触する第１面の反対面となる第２面がモータ部（３０）を収納する金属製の筐体（１１、１２）の内面と面接触するように放熱フィン（５０）が筐体（１１、１２）の内面に固着され、回路基板（２６）および放熱フィン（５０）が電磁的に遮蔽されるように筐体（１１、１２）内に収納されており、モータ部（３０）の駆動により発生するコモンモード電流が筐体（１１、１２）から放熱フィン（５０）を介してグランド端子（２６ｂ）へと流れ、車両アースに流れるコモンモード電流が低減されるようになっているので、車両アースに流れるコモンモード電流の低減および放射ノイズの低減を図ることができる。

なお、放熱フィン（５０）は、請求項２に記載の発明のように、筐体（１１、１２）の内面に導電性接着剤（４０）を用いて接着されるように構成してもよく、請求項３に記載の発明のように、筐体（１１、１２）の内面に複数のネジによるネジ締め固定されるように構成してもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係るモータ装置の外観図である。図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面構成を示す図である。図２中のＣ部拡大図である。図１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面構成を示す図である。モータ装置の回路構成を示す図である。浮遊容量およびコモンモード電流の経路について説明するための図である。課題について説明するための図である。

本発明の一実施形態に係るモータ装置の外観図を図１に示す。（ａ）は、本モータ装置を一方向から見た図、（ｂ）は、（ａ）中のＳ１方向から見た図、（ｃ）は、（ａ）中のＳ２方向から見た図である。本モータ装置は、車両に搭載されるラジエータに用いられる送風ファンを回転駆動する直流モータとして構成されている。

本モータ装置は、開口部を有する円筒形状の第１ケース１１と、第１ケース１１の開口部を塞ぐ第２ケース１２から成る筐体を有している。第１ケース１１および第２ケース１２は、金属製部材を用いて構成されている。第１ケース１１および第２ケース１２を組み付けることにより、筐体内部で発生する放射ノイズが電磁的に遮蔽される構成となっている。

第１ケース１１には、取り付け用のねじ穴が形成された３つの突起部１１ａが形成されている。これらの突起部１１ａに形成されたねじ穴を利用してモータ装置がラジエータシュラウドにねじ固定されるようになっている。

第１ケース１１の側面には、樹脂製のコネクタハウジング２８が配置されている。このコネクタハウジング２８を介して、後述する電源８０およびＥＣＵ７０との配線が接続されるようになっている。

図２に、図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面構成を示す。第１ケース１１および第２ケース１２から成る筐体の内部には、電機子コイル３３、マグネット３４、回転子３２、ブラシ３５、整流子３６、回転軸３７から成るモータ部と、このモータ部をＰＷＭ制御するコントローラ２０とが設けられている。なお、電機子コイル３３は巻き線として構成されており、図２中に示された電機子コイル３３の断面構成は実際のものと異なる。コントローラ２０には、コネクタハウジング２８に収納される複数のターミナル２７が接続されている。

図３に、図２中のＣ部拡大図を示す。コントローラ２０は、モータ部をＰＷＭ制御するための回路を搭載した回路基板２６を備えている。モータ部をＰＷＭ制御するための各回路は、回路基板２６の表面に搭載されており、これらの回路はモールド樹脂により封止されている。

また、回路基板２６の裏面には、この面と面接触するように金属製の放熱フィン５０が設けられている。

また、放熱フィン５０における回路基板２６と接触する第１面の反対面となる第２面は、導電性接着剤４０を介してモータ部を収納する第２ケース１２の内面と面接触するように固定されている。

図４に、図１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面構成を示す。図に示すように、第１ケース１１の内部には、ブラシ３５、バネ部材３５ａ、導電性接続部材３５ｂ、コントローラ２０が設けられている。

各ブラシ３５は、それぞれ導電性接続部材３５を介してコントローラ２０の内部端子と接続されている。

回転軸３６は、第１ケース１１と第２ケース１２にそれぞれ形成された軸受けにより、回転自在に支持されている。また、整流子３６は、回転軸３６に固定されており回転軸３６とともに回転する。

また、各ブラシ３５は、それぞれバネ３５ａにより整流子３６側に付勢されており、各ブラシ３５は、それぞれ整流子３６に接触した状態で、後述する電源８０の出力電圧を整流子５６に与える。

図５に、本モータ装置の回路構成を示す。モータ装置は、コントローラ２０およびモータ部３０を備えている。なお、モータ部３０のインダクタンス３１ａおよび巻線抵抗３１ｂは、図２に示した電機子コイル３３の等価回路として示してある。また、図５中に示された放熱フィン５０は、僅かな抵抗値を有する導電体としてみなすことができる。

コントローラ２０は、コンデンサ、２１ａ、２１ｂ、コイル２２、制御ＩＣ２３、ダイオード２４、ＭＯＳトランジスタ２５を備えている。これらの回路部品は、図３に示した回路基板２６に搭載されている。

また、回路基板２６には、電源８０の正極端子に接続される電源端子２６ａ、電源８０の負極端子とともに車両アースに接続されるグランド端子２６ｂ、ＥＣＵ７０から制御信号を入力される制御信号入力端子２６ｃが搭載されている。

コンデンサ、２１ａ、２１ｂおよびコイル２２から成る電源フィルタ部は、ＰＷＭ制御用のＭＯＳトランジスタ２５がスイッチング駆動されることで発生するスイッチングノイズを除去するために設けられている。

制御ＩＣ２３には、制御信号入力端子２６ｃを介してＥＣＵ７０よりモータ部３０をＰＷＭ制御するための制御信号が入力されるようになっている。制御ＩＣ２３は、この制御信号に応じたパルス幅変調したＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を出力する。

ＭＯＳトランジスタ２５のゲート端子には、制御ＩＣ２３からのＰＷＭ信号が入力されるようになっている。ＭＯＳトランジスタ２５は、このＰＷＭ信号に応じてオンまたはオフする。

上記した構成において、ＭＯＳトランジスタ２５のゲートにＰＷＭ信号が入力されると、このＭＯＳトランジスタ２５と直列に接続されたモータ部３０の電機子コイル３３に電流が流れ、電機子コイル３３には、当該電流により電機子コイル３３から発生する磁界とマグネット３４から発生する磁界とに基づく回転トルクが発生し、回転軸３７が回転する。また、一定期間以上、ＭＯＳトランジスタ２５がオフすると、回転トルクはなくなり、回転軸３７は回転しなくなる。なお、電機子コイル３３に生じる回転トルクの大きさはＰＷＭ信号のデューティ比に応じて変化する。

上記した構成によれば、放熱フィン５０における回路基板２６と接触する第１面の反対面となる第２面がモータ部３０を収納する金属製の筐体の内面と面接触するように放熱フィン５０が第２ケース１２の内面に固着され、回路基板２６および放熱フィン５０が電磁的に遮蔽されるように筐体１１、１２内に収納されているので、放射ノイズの低減を図ることができる。

また、図６に示すように、モータ部３０と筐体１１、１２との間に浮遊容量Ｃ１が発生し、この浮遊容量Ｃ１により、モータ部３０と車両アースとの間に発生する浮遊容量Ｃ２の大きさが小さくなる。そして、図６中の矢印に示す経路でコモンモード電流が流れる。すなわち、モータ部３０の駆動により発生するコモンモード電流が筐体１、１２から放熱フィン５０を介してグランド端子２６ｂへと流れ、車両アースに流れるコモンモード電流が低減される。このように、車両アースに流れるコモンモード電流の低減および放射ノイズの低減を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、樹脂製のコネクタハウジング２８を備えた構成を示したが、金属製のコネクタを用いるようにして、更に、放射ノイズの放出を抑制するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、導電性接着剤４０を用いて放熱フィン５０を筐体１１、１２の内面に接着したが、例えば、複数のネジによるネジ締め固定により放熱フィン５０を筐体１１、１２の内面に固定するようにしてもよい。また、導電性接着剤４０による接着と複数のネジによるネジ締め固定の両方で放熱フィン５０を筐体１１、１２の内面に固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本モータ装置を車両に搭載されるラジエータに用いられる送風ファンを回転駆動するものとして構成した例を示したが、このような用途に限定されるものではなく、車両に搭載される各種モータ装置に適用することができる。

１１第１ケース
１２第２ケース
２０コントローラ
３０モータ部
４０導電性接着剤
５０放熱フィン
７０ＥＣＵ
８０電源

Claims

車両に搭載されるモータ装置であって、
モータ部（３０）と、
前記モータ部（３０）をＰＷＭ制御するための回路を搭載した回路基板（２６）と、を備え、
前記回路基板（２６）は、電源（８０）の負極端子とともに車両アースに接続されるグランド端子（２６ｂ）と前記電源（８０）の正極端子に接続される電源端子（２６ａ）とを有し、
前記回路基板（２６）の一面には、当該回路基板（２６）の一面と面接触するように放熱フィンが（５０）設けられ、
前記放熱フィン（５０）における前記回路基板（２６）と接触する第１面の反対面となる第２面が前記モータ部（３０）を収納する金属製の筐体（１１、１２）の内面と面接触するように前記放熱フィン（５０）が前記筐体（１１、１２）の内面に固着され、前記回路基板（２６）および前記放熱フィン（５０）が電磁的に遮蔽されるように前記筐体（１１、１２）内に収納されており、
前記モータ部（３０）の駆動により発生するコモンモード電流が前記筐体（１１、１２）から前記放熱フィン（５０）を介して前記グランド端子（２６ｂ）へと流れ、前記車両アースに流れるコモンモード電流が低減されるようになっていることを特徴とするモータ装置。
前記放熱フィン（５０）は、前記筐体（１１、１２）の内面に導電性接着剤（４０）を用いて接着されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
前記放熱フィン（５０）は、前記筐体（１１、１２）の内面に複数のネジによるネジ締め固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ装置。