專利名稱：空氣調節機的室內機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有室內風扇和旋轉驅動該室內風扇的風扇馬達的空氣調節機的室內機。
背景技術：
以往的空氣調節機的室內機具有作為室內風扇橫流風扇，通過風扇馬達旋轉驅動該橫流風扇，由此進行室內空氣的空氣調節。具體來說,從室內機主體的吸入ロ吸入的氣流通過安裝在室內機內部的熱交換器進行空氣調節之后，從室內機主體的吹出口向室內空間吹出。而且，在該風扇馬達中內置有定子、轉子這樣的旋轉機構和進行馬達的旋轉控制的安裝有反演電路的控制基板(例如，參照專利文獻I)。
現有技術文獻專利文獻I日本特開2008-187798號公報以往的空氣調節機的室內機采用將具有反演電路的控制基板內置于風扇馬達的框體內部的風扇馬達，所以，控制基板和風扇馬達的旋轉機構在框體內部接近地配置。因此，存在如下課題因反演電路的開關元件高速開關運動時產生的電磁噪聲，使風扇馬達的旋轉機構容易發生電蝕。這里，電蝕是指電壓施加在風扇馬達的軸承上，由于反復放電而使軸承內受損，產生異響的現象。另外，該反演電路的開關元件由Si (硅)半導體制作，所以，隨著高速開關運動，來自開關元件的發熱量增多。因此，作為對開關元件進行冷卻的構件安裝有散熱器，或者風扇馬達整體由耐熱性高的部件所形成的鋳型密閉等。因此，在安裝了散熱器的情況下，風扇馬達自身的小型化困難，進而成為室內機的尺寸變大的主要原因。另外，在使用了由耐熱性高的部件形成的鋳型的情況下，存在鋳型所需的成本變高這樣的課題。另外，以往的空氣調節機的室內機不僅具有內置了控制基板的風扇馬達，還具有內置有進行空氣調節機整體控制的電子控制基板的電器箱。因此，電子控制相關的基板被分散配置在風扇馬達內部和電器箱內部兩個位置。由此，成為電子器件的起火源的位置變為多個，存在安全措施的成本變高的問題。即使將所有的電子控制基板收容在電器箱中，電器箱為防止火勢蔓延而采取大致密閉的構造，由于不能充分地散熱，所以存在不能夠安裝在工作時成為高溫的元件或高溫時不能正常工作的元件的問題。
發明內容
本發明是為解決上述課題而研發的，本發明的第一目的是提供一種空氣調節機的室內機，其具有難以發生電蝕現象的風扇馬達。另外，本發明的第二目的是實現風扇馬達自身的小型化，進而實現室內機主體的小型化。另外，本發明的第三目的提供一種空氣調節機的室內機，其能夠使安全措施所需的費用降低。本發明的空氣調節機的室內機的特征在于，具有具備吸入口和吹出ロ的箱體，在該箱體內具有熱交換器；將從所述吸入ロ吸入的室內空氣經由所述熱交換器向所述吹出ロ送風的室內風扇；驅動所述室內風扇的室內風扇馬達；以及，對控制所述室內風扇馬達的電路基板進行收容的電器箱，所述室內風扇馬達具有馬達的轉子和具有電氣繞組的定子，在所述電器箱中收容有電路基板，該電路基板安裝有用于控制所述定子中流動的電流的反演電路，構成所述反演電路的開關元件和ニ極管元件中的至少I個以上的元件由寬禁帶半導體形成。發明的效果由于本發明的空氣調節機的室內機將室內風扇馬達驅動用的反演電路設置在電器箱內，所以能夠使室內風扇馬達中的電蝕難以發生。另外，由于在室內風扇馬達內部沒有設置安裝了室內風扇馬達驅動用的反演電路的電路基板，所以能夠實現風扇馬達自身的小型化。另外，由于將電子器件僅收容在電器箱內，所以具有能夠以低成本實施安全措施的效
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圖I是實施方式I的空氣調節機的室內機的外形主視圖。圖2是表示實施方式I的空氣調節機的室內機的內部結構的圖。圖3是表示實施方式I的電器箱的外形的圖。圖4是表示以往的風扇馬達的結構的圖。圖5是表示實施方式I的風扇馬達的結構的圖。圖6是表示實施方式I的電器箱內部的結構的圖。圖7是表示實施方式I的反演電路的結構的圖。圖8是表示實施方式2的電器箱內部的結構的圖。
具體實施例方式實施方式I關于實施方式I的空氣調節機的室內機，基于
其結構及動作。圖I示出了空氣調節機的室內機的外形主視圖。圖I所示的室內機在室內機的箱體I的上部具有吸入室內空氣的吸入ロ 2。此外，吸入口 2難以從室內機的正面方向被觀察到，因此用虛線表示。在室內機的箱體I的下部具有能夠開閉的吹出口 3，該吹出口 3用于將在室內機內部進行了熱交換的氣流吹出。圖2是表示室內機的箱體I的內部結構的圖。在室內機I中，具有熱交換器4，該熱交換器4在從吸入ロ 2吸入的氣流和制冷劑之間進行熱交換；橫流風扇5，該橫流風扇5從吸入口 2吸入室內的空氣并以使該空氣與熱交換器4接觸的方式生成氣流的流動；室內風扇馬達6,該室內風扇馬達6使橫流風扇5旋轉；電器箱7,該電器箱7內置有進行室內風扇馬達6的驅動控制、從吹出口 3吹出的氣流的風速和風向的控制及向室外機(未圖示)的供電和向室外機的信號傳送等的控制的電子器件。圖3示出了電器箱7的外形圖。電器箱7具有在其大致長方體形狀的一部分上設有凹部7a的框體，在該凹部7a部分裝入室內風扇馬達6。在圖2中，虛線示出了室內風扇馬達6中的裝入電器箱7的凹部7a的部分。
以下，對室內風扇馬達6進行說明，為了進行比較，先說明以往的室內風扇馬達的構造。圖4是表示以往的室內風扇馬達8的構造的圖。在圖4中，中心線A-A的上側半部示出了室內風扇馬達8內部的剖視圖。以往的室內風扇馬達8具有成為馬達旋轉軸的軸9 ;與軸9連接的馬達的轉子部分10 ;支承軸9的軸承11 ;定子12，該定子12具有用于產生使馬達的轉子部分10旋轉的力的電氣繞組；電路基板13，該電路基板13安裝有為了產生該旋轉的力而對定子12的電氣繞組中流動的電流進行控制的電子器件；鑄型14，該鑄型14保護馬達內部的零件整體不受外部的外界干擾(環境噪音等)，并且由能夠承受來自電路基板13的安裝零件的發熱的部件形成，井覆蓋馬達整體。電路基板13和電器箱7經由連接器15由配線16連接。在電路基板13上，安裝有構成對定子12中流動的電流進行控制的室內風扇馬達驅動用反演電路的電子器件。反演電路的結構如下所述，具有由晶體管等半導體形成的開關元件、和與開關元件反并聯連接的ニ極管，生成馬達驅動電流，驅動室內風扇馬達8。此夕卜，在以往的室內風扇馬達8中，開關元件及ニ極管采用Si (硅)半導體。
—般地，Si半導體元件具有如下特性，即，進行開關產生的發熱量多，且元件的溫度達到100°左右的高溫時不能正常工作。因此，在將Si半導體元件搭載在電路基板上的情況下，需要使從Si半導體元件產生的熱量散發的構件。因此，通常在Si半導體元件上附加散熱用的翅片，通過進一歩暴露在空氣中，使來自半導體元件的熱量散發。因此，為將Si半導體元件搭載在電路基板上，需要為了散熱而搭載散熱翅片的容積和用于通過空冷作用進行散熱的空間。在以往的室內風扇馬達8中，由安裝在電路基板13上的電子器件產生的熱量經由鋳型14向外散發。這樣，將鑄型14自身作為散熱翅片的替代品使用，所以，鋳型14需要由能夠承受來自安裝零件的熱量的材質的部件構成。另外，馬達驅動用反演電路這樣的電子電路可能因配線短路等而成為起火源。另一方面，在電器箱7內部內置有空調機控制用的電子器件，因此，在以往的室內機中存在室內風扇馬達和電器箱這兩處需要防火措施的部分。所以，存在安全措施所需的成本上升的問題。假設，在將需要防火措施的基板集中在ー處的情況下，考慮將電路基板13收容在電器箱7內，但這樣的話，必須將設置散熱翅片的空間和用于散熱的空間設置在電器箱7內部。另外，為確保空氣向散熱翅片的流動，不得不在電器箱7的框體上設置通風用的孔，反而導致電器箱的火災安全性降低。另外，以往的室內風扇馬達將電路基板配置在內部，由此還存在容易發生電蝕的問題。這里，“電蝕”是指電壓施加于室內風扇馬達8的馬達的軸承11，反復放電，從而使軸承的內徑受損而發生異響的現象。電蝕現象容易在如室內風扇馬達8這樣的在馬達的軸承11附近內置了作為電壓源的馬達驅動用反演電路的形式的馬達中發生。此外，因驅動用反演電路的控制方法的不同，電蝕發生的難易度改變。在一般的室內風扇馬達中，作為逆變器控制方式，大多使用電蝕難以發生的120度通電方式。120度通電方式與正弦波驅動方式相比，使馬達旋轉的信號波形紊亂，所以馬達效率降低，還會成為產生噪音和振動的原因。以下，基于
本實施方式的室內風扇馬達6的構造。圖5是表示本實施方式的室內風扇馬達6的構造的圖。在圖5中，對于與圖4相同或相應的結構部分標注相同的附圖標記。在圖5中，中心線A-A的上側半部示出了室內風扇馬達6內部的剖視圖。室內風扇馬達6具有成為馬達旋轉軸的軸9 ;與軸9連接的馬達的轉子部分10 ;支承軸9的軸承11 ;定子12，該定子12具有用于產生使馬達的轉子部分10旋轉的カ的電氣繞組；鑄型14，該鑄型14為了保護馬達內部的零件整體不受外部的外界干擾(環境噪音等)而覆蓋馬達整體。定子12通過配線17與后述的內置于電器箱7的反演電路連接，并經由配線17向定子12供給馬達驅動電流。此 外，通過將以往的位于室內風扇馬達8的電路基板13從室內風扇馬達6內部拆除，使室內風扇馬達6整體的外形小型化。以下，基于
電器箱7的內部結構。圖6是表示電器箱7的內部結構的圖。電器箱7被金屬或阻燃性高的物質大致密閉，井內置有電路基板18，其安裝有電子器件，該電子器件用于進行從室內機的吹出口 3吹出的氣流的風速和風向的控制、向室外機(未圖示)的供電以及控制與室外機的聯合工作等；端子臺19，其用于安裝連結室外機和室內機I的信號線。另外，在電器箱7中設置電路基板20，在該電路基板20上安裝有半導體模塊21，該半導體模塊21內置有構成用于控制定子12的電氣繞組中流動的電流的反演電路23的電子器件。半導體模塊21生成的馬達驅動電流從連接器22通過信號線17從電器箱7輸出，并被供給到室內風扇馬達6的定子12。電器箱7通過電纜與電源插座(未圖示)連接，通過從電纜供給的電カエ作。由于電器箱7由金屬或阻燃性高的材質的部件大致密閉，所以在電器箱7內的電子器件中，SP使在例如發生電氣短路而起火的情況下，也能夠阻止火災蔓延到電器箱7的外部。圖7示出了室內風扇馬達驅動用的反演電路23的結構。反演電路23具有由晶體管等的半導體形成的開關元件SI S6和分別與開關元件SI S6反并聯連接的ニ極管Dl D6，通過使開關元件SI S6相互進行導通斷開動作，由母線端子PN間的直流電壓生成向信號線17流動的馬達驅動電流，從而驅動室內風扇馬達6。這里，開關元件SI S6及ニ極管Dl D6由寬禁帶半導體形成。此外，在圖7中，由于生成開關元件SI S6的門信號的控制部等的電路是公知技術，所以沒有圖示。另外，室內風扇馬達驅動用反演電路23的控制方法可以是帶有傳感器的控制，也可以是不帶傳感器的控制。作為寬禁帶半導體，有SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)、金剛石等。寬禁帶半導體元件與Si半導體元件相比，由于元件中的損失小，所以從元件發出的發熱量小。另外，由干與Si半導體元件相比熔點高，為200°C以上，所以能夠進行高溫動作。另外，由于熱傳導率也好，所以沒有散熱用的翅片也能夠動作。電器箱7處于大致密閉的狀態，因此，空氣的流動被制限，熱的對流也不能充分進行，所以，Si半導體元件這樣的不能高溫工作的元件不能夠作為反演電路用的元件使用，但如果采用寬禁帶半導體元件，由于能夠進行高溫工作，所以能夠收容在電器箱7內。即使寬禁帶半導元件沒有散熱翅片，也能夠進行高溫下的工作，所以，即使將安裝有寬禁帶半導元件的電路基板20收容在電器箱7內，也不需要另外安裝散熱翅片。因此，即使設置電路基板20，也能夠抑制電器箱7的容積的増加，并且能夠將成為起火源的電路基板集中地配置在電器箱7內部。如上所述，由于電器箱7由金屬或阻燃性高的物質大致密閉，所以不追加成本就能夠有效果地實現火災安全措施。此外，為阻止火從使用了連接器22的部分蔓延，連接器22優選使用阻燃等級高的材料，或者，使連接器22盡可能地小等，成為大致密閉的狀態。另外，在所述說明中，構成反演電路的開關元件及ニ極管元件全部由寬禁帶半導體形成，但不限于此，也可以是開關元件或ニ極管元件中的至少I個以上的元件由寬禁帶半導體形成。另外，對于不設置散熱用的翅片的結構進行了說明，但也可以輔助地使用小型的散熱翅片。另外，電路基板20與室內機的電路基板18獨立地設置，使用了寬禁帶半導體的反演電路能夠小型化，因此，在室內機的電路基板18上有空閑空間的情況下，也可以將半導體模塊21安裝在電路基板18上，所述半導體模塊21內置了構成室內風扇馬達用的反演電路23的電子器件。另外，反演電路23也可以不進行半導體模塊化，也可以成為使開關元件和ニ極管等單一功能的元件并列的狀態。如以上說明的那樣，在實施方式I中，能夠從室內風扇馬達6拆除電路基板，因此能夠降低覆蓋室內風扇馬達6的鋳型14的材料的阻燃性的等級，實現削減成本的效果。另夕卜，由于能夠實現室內風扇馬達6的薄型化,所以能夠使橫流風扇5、熱交換器4的寬度伸長，實現空氣調節機的空調性能的提高。另外，由于在室內風扇馬達6內部沒有安裝反演電路，所以能夠使室內風扇馬達的電蝕難以發生。另外，由于能夠使馬達驅動的電壓源遠離室內風扇馬達6的配置場所，所以能夠提高對電蝕的承受性能。因此，能夠不使用120度通電方式，而使用正弦波驅動方式。其結果，使馬達旋轉的波形能夠成為正弦波，馬達的旋轉變得平順。因此，噪音、振動等減少，并且能夠提聞馬達效率。另外，通過在室內風扇馬達驅動用反演電路中使用寬禁帶半導體，從而不將室內風扇馬達驅動用反演電路內置于風扇馬達，而是配置在室內機的電器箱內，所以，能夠將起火源集中于ー處，有效地實現火災安全措施。實施方式2在實施方式I中，在將安裝了室內風扇馬達驅動用反演電路的電路基板收容在電器箱中時，以使安裝有包含反演電路在內的半導體模塊的基板面成為電器箱的框體的相反側的方式進行配置，而在實施方式2中，以包含反演電路在內的模塊的表面與電器箱的框體直接接觸的方式配置電路基板。以下，基于圖8進行說明。圖8是表示本實施方式的電器箱7的內部結構的圖。與圖6相同或相應的結構部分標注相同的附圖標記。與實施方式I中的電器箱同樣地，在電器箱7內部設置有電路基板18、端子臺19、電路基板20。在電路基板20上安裝有半導體模塊21，該半導體模塊21收容有用于控制室內風扇馬達的反演電路。在本實施方式中，電路基板20以半導體元件模塊21的表面與電器箱7的框體直接接觸的方式配置。電器箱7為提高密閉性而通過由金屬或阻燃性高的材質制造的框體大致包圍。因此，來自半導體模塊21的熱量直接通過框體散熱，所以能夠高效地實現半導體模塊21的散熱。另外，通過這樣，不需要在電器箱7內部另外確保用于散熱路徑的空間，所以能夠有效地利用電器箱7內的配置空間。附圖標記的說明 I室內機的箱體，2吸入ロ，3吹出口，4熱交換器，5橫流風扇，6室內風扇馬達，7電、器箱，8以往的室內風扇馬達，9軸，10馬達的轉子，11軸承，12定子，13電路基板，14鑄型，15連接器，16配線，17配線，18電路基板，19端子臺，20電路基板，21半導體模塊，22連接器，23 反演電路
權利要求
1.一種空氣調節機的室內機，其特征在于，具有具備吸入口和吹出口的箱體， 在該箱體內具有熱交換器、將從所述吸入口吸入的室內空氣經由所述熱交換器向所述吹出口送風的室內風扇、驅動所述室內風扇的室內風扇馬達、和對控制所述室內風扇馬達的電路基板進行收容的電器箱， 所述室內風扇馬達具有馬達的轉子和具有電氣繞組的定子， 在所述電器箱中收容有電路基板，該電路基板安裝有控制所述定子中流動的電流的反演電路， 構成所述反演電路的開關元件和二極管元件中的至少I個以上的元件由寬禁帶半導體形成。
2.如權利要求I所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，所述反演電路作為半導體模塊被安裝在所述電路基板上。
3.如權利要求I或2所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，以構成所述反演電路的零件的表面或所述半導體模塊的表面與所述電器箱的框體直接接觸的方式配置所述電路基板。
4.如權利要求I或2所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，構成所述反演電路的開關元件和二極管元件全部由寬禁帶半導體形成。
5.如權利要求I或2所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，所述室內風扇馬達的至少定子由鑄型覆蓋。
6.如權利要求I或2所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，使所述室內風扇馬達的反演電路以正弦波驅動。
7.如權利要求I或2所述的空氣調節機的室內機，其特征在于，所述寬禁帶半導體是碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石。
全文摘要
由于以往的空氣調節機的室內機使用了將具有反演電路的控制基板內置于風扇馬達的框體內部的風扇馬達，所以控制基板和風扇馬達的旋轉機構在框體內部接近地配置。由此，存在如下課題，即，因反演電路的開關元件進行高速開關運動時產生的電磁噪聲，使風扇馬達的旋轉機構容易發生電蝕。本發明將內置了用于控制定子中流動的電流的反演電路的半導體模塊所安裝的電路基板收容在電器箱的內部，構成反演電路的開關元件和二極管元件中的至少1個以上的元件由寬禁帶半導體形成。
文檔編號F24F1/00GK102734868SQ201210094139
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者松本崇, 高原英樹 申請人:三菱電機株式會社