專利名稱：電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用開關元件對向多個相的繞組的通電進行控制的 電動機，特別涉及該開關元件的溫度對策的技術領域。
背景技術：
以往以來，將電動機用作各種裝置的驅動源。 一般結構的電動機
具備具有多個相的繞組的大致圓筒狀的定子；以及在被可旋轉地軸 支撐的軸部以位于定子的內部的形式設置有磁鐵，并相對該定子可旋 轉地構成的轉子。在這樣的電動機中，通過開關元件的開關動作，依 次對上述定子的多個相的繞組進行通電，而在上述定子內形成旋轉磁 場，從而對具備上述磁鐵的轉子進行旋轉驅動。
另外，在具有上述結構的電動機中，例如如專利文獻l所述，在 大致圓筒狀的定子的軸線方向外部以在與該軸線交叉的方向上延伸 的形式，配置了安裝有具有上述開關元件的半導體芯片的基板。由此， 可以相對定子緊湊地配置上述基板，可以使電動機整體成為緊湊的結 構。
專利文獻1:日本特開2007 - 295733號>^才艮
但是，如上所述，在定子的軸線方向外部以在與該軸線交叉的方 向上延伸的形式配置基板的情況下，雖然實現了電動機的緊湊化，但 安裝在該基板上的半導體芯片與定子的繞組的距離變短，導致在向該 繞組進行通電時發生的熱傳導至上述半導體芯片。
由此，在上述半導體芯片中，不僅由于開關元件的開關動作而使 溫度上升，而且還由于上述定子的繞組中發生的熱而使溫度進一步上 升。因此，為了將上述開關元件保持為適當的動作溫度，需要限制該 開關元件的開關動作，但在該情況下，電動機的輸出也被限制。
發明內容
本發明是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于，得到如下結構 在繞軸線大致圓環狀地配置多個相的繞組而成的定子的軸線方向外 部，以在與該軸線交叉的方向上延伸的形式，配置了安裝有具有開關 元件的半導體芯片的基板的電動機中，開關元件的開關動作不會由于 定子的繞組中發生的熱而被限制。
為了達成上述目的，在本發明的電動機中，通過將具有開關元件 的半導體芯片配置于在該開關元件的開關動作時溫度不會由于繞組 的發熱而變高多少的位置，而使該開關元件不怎么受到繞組的發熱的 影響。
具體而言，第一發明提供一種電動機，具備繞軸線大致圓環狀 地配置多個相的繞組而成的定子；以及在該定子的軸線方向外部以在 與該軸線交叉的方向上延伸的形式配置，且安裝有具有用于對針對上 述繞組的通電進行控制的開關元件的多個半導體芯片的基板。
而且，將上述半導體芯片配置于上述基板上，使得從上述定子的 軸線方向看，至少一部分與在該半導體芯片內的開關元件的開關動作
至少一方重疊。
通過上迷結構，半導體芯片內的開關元件被配置于在該元件的開 關動作時不通電的相的繞組、該繞組和相鄰的繞組之間形成的間隙的 附近，所以可以使進行開關動作的開關元件盡可能遠離在開關動作時 發熱的繞組。由此，可以盡可能防止在上述開關元件自身進行開關動 作時，繞組的熱傳導至該開關元件的現象。因此，可以防止由于向繞 組通電時發生的熱而使上述開關元件成為高溫的現象，可以防止該開 關元件的開關動作由于上述繞組中發生的熱而被限制的現象。
在上述結構中，將上述半導體芯片配置在上述基板上，使得從上 述定子的軸線向方向看與上述間隙重疊(第二發明)。此處，定子的 繞組是將線圈巻繞在鐵心而成的，所以在該定子的軸線方向端部，在相鄰的繞組間形成間隙。因此，通過以從上述定子的軸線方向看與上 述相鄰的繞組彼此的間隙重疊的方式通過確定半導體芯片的位置，可 以更接近定子地配置安裝有半導體芯片的基板，而實現電動機的小型 化。另外，即使這樣相對定子接近地配置了基板，也如上所述，該基 板上的半導體芯片的位置被確定成使得從該定子的軸線方向觀察時，
成的間隙重疊，所以也可以盡可能防止該開關元件受到繞組的熱的影 響的現象。
另外，優選為在上述基板的上述定子側的面上，設置有用于對相 對該定子旋轉的轉子的旋轉位置進行檢測的旋轉位置檢測單元，上述 半導體芯片也安裝在上述基板的定子側的面上(第三發明)。
這樣，通過在基板的一個面上設置轉子的旋轉位置檢測單元，并 且還安裝上述半導體芯片，而可以使用單面安裝的基板，所以與使用 兩面安裝的基板的情況相比可以謀求降低成本。而且，通過在上述基 板的定子側的面上設置上述旋轉位置檢測單元、半導體芯片，可以在 上述定子的繞組彼此的間隙內定位該旋轉位置檢測單元、半導體芯片 等基板上的突出部分，還可以謀求電動機的緊湊化。另外，在如上所 述進行單面安裝的情況下，基板上的半導體芯片與定子的繞組的間隔 變近，而繞組中發生的熱易于傳導至該半導體芯片，但通過應用上述 第一、第二的各發明的結構，可以盡可能抑制從繞組向半導體芯片的 傳熱，可以防止開關元件的開關動作由于繞組的熱的影響而被限制的 現象。
另外，優選為上述半導體芯片具備相對上述定子的繞組位于電 流上游側的上游側開關元件；以及相對該繞組位于電流下游側的下游 側開關元件(第四發明)。
這樣，即使在一個半導體芯片中包括兩個開關元件的情況下，也 可以通過如上述第一發明那樣配置半導體芯片，而盡可能防止開關元 件受到繞組中發生的熱的影響的現象。
另外，優選為利用樹脂密封上述半導體芯片與上述定子的軸線方向的一個端部之間形成的間隙(第五發明)。這樣，在利用樹脂密封 了半導體芯片與定子的軸線方向的一個端部之間形成的間隙的結構 中，定子的繞組中發生的熱易于通過熱傳導率比空氣高的樹脂而傳導 至開關元件。因此，在上述結構中，通過應用上述各發明的結構，可 以防止開關元件由于繞組中發生的熱而成為高溫的現象，可以防止該
開關元件的開關動作被限制的現象。
而且，優選為上述定子具備三相的繞組，上述開關元件構成為通 過開關動作向上述各相的繞組進行通電(第六發明)。這樣在具備三 相的繞組的定子中，僅向該三相的繞組中的兩相的繞組流過電流，存 在一相不通電的繞組，所以通過在該一相的繞組周邊配置在向其他兩 相的繞組通電時進行開關動作的開關元件的半導體芯片，即使在具有 三相的繞組的一般的結構的電動機中，也可以盡可能防止繞組中發生 的熱傳導至開關元件的現象。
由此，根據本發明的電動機，將具有開關元件的半導體芯片配置 于基板上，使得從定子的軸線方向看，至少其一部分與在該開關元件
的至少 一方重疊，所以可以盡可能防止上述半導體芯片受到在上述開 關動作時通電的繞組中發生的熱的影響的現象，由此，可以防止開關 元件的開關動作被限制而使電動機輸出被抑制的現象。
另外，根據第二發明，將上述半導體芯片配置在基板上，使得從 上述定子的軸線方向看與上述間隙重疊，所以可以相對該定子更接近 地配置安裝有半導體芯片的基板，而實現電動機的緊湊化。
另外，根據第三發明，在基板的定子側的面設置有對上述半導體 芯片以及轉子的旋轉位置進行檢測的旋轉位置檢測單元的結構中，通 過應用上述各發明的結構，即使在單面安裝的低成本的結構中，也可 以防止由于繞組的發熱而使開關元件的開關動作被限制的現象。另 外，即使如第四發明那樣，上述半導體芯片具備上游側開關元件與下 游側開關元件的結構中，通過應用上述各發明的結構，也可以防止由 于繞組的發熱而開關元件的開關動作被限制的現象。
6另外，根據第五發明，即使在上述半導體芯片與上述定子的軸線 方向的一個端部之間形成的間隙中填充了樹脂的易于傳導熱的結構 中，通過應用上述各發明的結構，也可以防止上述半導體芯片的溫度 上升。因此，在上述結構中，也可以防止由于上述定子的繞組中發生 的熱而開關元件的開關動作被限制的現象。
而且，根據第六發明，在具有三相的繞組的電動機的情況下，由 于存在不通電的一相繞組，所以通過在該一相繞組的周邊配置用于向 其他兩相的繞組進行通電的開關元件，可以防止由于該繞組的熱而開 關元件的開關動作被限制的現象。
圖1是示出本發明的實施方式1的電動機的概略結構的縱剖面圖。
圖2是示出控制電路的概略結構的圖。 圖3是示出各開關元件的開關模式的時序圖。 圖4是示出各開關元件的開關模式與通電相以及非通電相的關 系的圖。
圖5是在(A) U-V相通電時、(B)V-W相通電時、(C) W-U相通電時示意地示出從定子的軸線方向看時的定子的繞組與半 導體芯片的位置關系的圖。
圖6是示意地示出從定子的側方看時的定子的繞組與半導體芯 片的位置關系的圖。
圖7是示出實施方式2的電動機的開關電路的電路圖。
圖8是示出實施方式2中的半導體芯片的配置的相當于圖5的圖。
標號說明 1電動機 2定子
711定子鐵心
12線圏 13繞組 21軸部 22磁鐵部
25旋轉位置檢測電路(旋轉位置檢測單元)
30、 50控制電路
31開關電路
32開關元件
33開關調節器
35控制部
36 PWM控制部
37定時控制部
38上臂驅動電路
39下臂驅動電路
U、 V、 w、 uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL半導體芯片 P軸線
具體實施例方式
以下，才艮據附圖對本發明的實施方式詳細地進行說明。另外，以 下的實施方式本質上為優選的例示，而并不限定本發明、其應用物、 或其用途的范圍。
(實施方式1)
-整體結構-
以下對本發明的實施方式l進行說明。如圖1以及圖2所示，本
子板殼脂
轉基機樹
3 4 5 8實施方式的電動機1是通過利用控制電路30在規定的定時對定子2 的繞組13供給電力，而使轉子3相對該定子2旋轉驅動的所謂的無 刷DC電動機。具體而言，上述電動機l具備繞軸線P大致圓環狀 地配置多個繞組13、 13、...而成的大致圓筒狀的定子2;在該定子2 的內部可旋轉地配置的轉子3;具有用于對向上述定子2的多個繞組 13、 13、...的通電進行控制的控制電路30的基板4;以及覆蓋這些定 子2、轉子3以及基板4等結構部件的機殼5。即，上述電動機l構 成為通過利用上述控制電路30對向上述定子2的多個繞組13、 13、... 的通電進行控制，而在該定子2內形成旋轉磁場，由此對上述轉子3 進行旋轉驅動。
上述定子2具備:層疊多個鋼板而成的定子鐵心11;以及巻繞 在該定子鐵心11上的多個線圏12、 12、…。構成上述定子4^心11的 各鋼板具有環狀的鐵心背(core back)部、與從該鐵芯背部向內部突 出的多個齒條部，通過將它們層疊，而構成定子鐵心11的鐵芯背部 lla以及齒條部llb。即，上述齒條部lib從上述鐵芯背部lla朝向 定子2內部突出，以在上述定子鐵心11的內部形成可以收容上述轉 子3的空間。上述線圈12分別巻繞在上述多個齒條部llb、 llb、... 上，而構成各繞組13。即，通過繞軸線P大致環狀地配置多個繞組 13、 13、...，而構成上述定子2。另外，上述各繞組13相互連接，以 構成U相、V相以及W相這三相的繞組。
另外，如上述圖1所示，在上述齒條部llb上的巻繞有線圏12 的部分，形成有用于電氣地絕緣定子2與線圏12之間的絕緣部14。 該絕緣部14由絕緣性的樹脂構成，并具備覆蓋上迷齒條部lib的 表面的絕緣層14a;在該齒條部lib的前端部以及基端部的位置處分 別豎立設置的側壁14b、 14b;以及用于支撐上述基板4的支撐部14c。 通過i殳置該側壁14b、 14b，可以防止巻繞在上述齒條部lib上的線 圈12的垂線向該齒條部lib外露出。
上述轉子3具備形成為棒狀的軸部21;以及在該軸部21上可 一體旋轉地設置的》茲鐵部22。上述軸部21在其兩端部通過軸承6、 7被可旋轉地支撐，并且一個端部向機殼5外突出，而構成為可以向外 部輸出轉子3的旋轉。上述^f茲鐵部22以在向上述定子2內插通了轉 子3的狀態下位于該定子2的內部的形式，設置于上述軸部21上。 另外，上述磁鐵部22是配置多個磁鐵而成的，以通過在上述定子2 內發生的旋轉磁場使轉子3旋轉。此處，上述軸承6、 7如后所述， 分別被在上述機殼5上固定的支架41、 42保持，所以當通過上述定 子2的旋轉磁場而在上述磁鐵部22中發生了旋轉驅動力的情況下， 可以使轉子3相對才幾殼5旋轉。
上述基板4如圖5的虛線所示，在大致圓盤狀的樹脂部件的中央 部分設置有用于插通轉子3的插通孔，并形成為大致環形狀。另外， 上述基板4如上述圖1所示，被在上述定子2的定子鐵心11上形成 的支撐部14c支撐，并被設置成覆蓋上述定子2的軸線方向的一個端 部。在上述基板4中，設置有向定子2的各繞組13以規定的定時通 電的控制電路30，以使上述轉子3在該定子2內旋轉；以及用于對上 述轉子3的旋轉位置進行檢測的旋轉位置檢測電路25。對于上述基板 4的結構，將在后面詳述。
在上述機殼5內，利用樹脂8密封了上述定子2以及基板4。該 樹脂8例如由熱硬化性樹脂構成，不僅是上述定子2以及基板4，而 且還包括上迷支架41、 42，使電動機l內的結構部件一體化。即，本 實施方式的電動機1是定子2的表面以及附近的間隙的整體大致被樹 脂8覆蓋的所謂塑模(mold)電動機。另外，在用上述樹脂8密封各 結構部件的情況下，在模具內收容了結構部件的狀態下，向該模具內 注入所熔融的樹脂8而固化即可。
上述機殼5是大致有底圓筒狀的樹脂部件，被設置成覆蓋上述定 子2等結構部件。在利用上述樹脂8密封了定子2、基板4等之后， 在其外側形成該才幾殼5。
在上述機殼5的底部(在圖1中為上面)的中央附近，以向機殼 5的外方膨脹的形式形成有膨脹部5b，并且在該膨脹部5b的中央部 分形成有可以插通上述轉子3的軸部21的孔部5a。在上述膨脹部5b的機殼內部，配置有金屬制的支架41，在該支架41的機殼內部，設 置有用于可旋轉地支撐上述軸部21的一端側的上述軸承6。
上述大致有底圓筒狀的機殼5的開口側被金屬制的支架42覆蓋。 該支架42是在俯視時為大致圓形形狀的部件，在其外周端部被固定 于上述機殼5的開口部分的周緣部。另外，在上述支架42中，形成 有其中央部分朝向機殼外部膨脹的膨脹部42a，在該膨脹部42a的機 殼內部，設置有用于可旋轉地支撐上述轉子3的軸部21的另一端側 的軸承7。
另外，在上述機殼5的側面，以一端側與上述基板4連接的、作 為連接端子的套管(bushing) 43向^L殼外部突出的形式，形成有側 面孔部5c。
-基板-
如上所述，在上述基板4上，設置有控制電路30以及旋轉位置 檢測電路25 (旋轉位置檢測單元)。這些控制電路30以及旋轉位置 檢測電路25由半導體元件等各種元件構成，且這些元件被安裝在上 述基板4的表面(定子2側的面)。以下，對上述控制電路30以及 旋轉位置檢測電路25的結構進行說明。
上述控制電路30如圖2所示，具備用于進行針對上述定子2 (圖中的M)的三相(U相、V相、W相)的繞組的通電的導通(ON) /斷開(OFF)的多個開關元件32、 32、...(在圖的例子中為六個開 關元件)被三相橋接的開關電路31;以及用于對該各開關元件32的 驅動進行控制的控制部35。
在上述開關電路31中，相互并聯連接了將兩個開關元件32、 32 串聯連接而成的三個開關調節器33a、 33b、 33c，在各開關調節器33a、 33b、 33c中，開關元件32、 32間的中點與上述定子2的各相的繞組 連接。另外，在本實施方式中，針對每個上述開關調節器構成了半導 體芯片u、 v、 w (圖中的虛線)。另外，在以下的說明中，在上述各 開關調節器33a、 33b、 33c中，將位于上述定子2的上游側的開關元 件稱為上游側開關元件，將位于該定子2的下游側的開關元件稱為下游側開關元件。
圖3示出上述開關電路31中的各開關元件32的開關動作的時序 圖。如該圖3所示，對向U相、V相、W相的繞組13通電的上游側 開關元件(在圖中為UH、 VH、 WH)進行開關控制，以按照每120 度的電氣角，使所通電的相變化。另外，對下游側開關元件(圖中的 UL、 VL、 WL)也進行開關控制，以按照每120度的電氣角，通過上 述上游側開關元件的開關動作而向未通電的相中的一個進行通電。另 外，在本實施方式中，在上述下游側開關元件中，進行以比上述電氣 角120度更小的周期反復通電的ON-OFF的斬波控制。
圖4 一覽地示出通過上述開關元件32的開關動作而得到的通電 才莫式。如該圖4所示，在上述上游側開關元件以及下游側開關元件中， 僅在與成為接通狀態的開關元件32對應的相的繞組13中流過電流， 而在與斷開狀態的開關元件32對應的相的繞組13中不流過電流。即， 在如本實施方式那樣的具有三相的繞組13、且六個開關元件32被三 相橋接的電動機1的情況下， 一定成為在一個相的繞組13中不流過 電流的狀態。
上述控制部35構成為根據所輸入的速度指令電壓Vsp對上述開 關電路31內的各開關元件32進行驅動控制。具體而言，上述控制部 35如圖2所示具備根據上述速度指令電壓Vsp生成PWM信號的 PWM控制部36;根據該PWM信號與由后述的旋轉位置檢測電路25 檢測的上述轉子3的旋轉位置信號以規定的定時生成通電信號的定時 控制部37;在上述開關電路31中對多個開關元件32、 32、…中的位 于上述定子2的上游側的上游側開關元件進行驅動控制的上臂驅動電 路38;以及對位于上述定子2的下游側的下游側開關元件進行驅動控 制的下臂驅動電路39。
上述PWM控制部36構成為將上述速度指令電壓Vsp與三角波 進行比較，而生成與電動機的要求轉速對應的PWM信號。詳細而言， 上述PWM控制部36利用比較器對上述速度指令電壓Vsp與從三角 波振蕩電路中輸出的三角波進行比較，并根據該比較結果輸出用于PWM控制的PWM信號。
上述定時控制部37構成為根據從上述PWM控制部36輸出的 PWM信號與從對上述轉子3的旋轉位置進行檢測的旋轉位置檢測電 路25中輸出的旋轉位置信號，決定向上述定子2的各繞組13進行通 電的規定的定時。另外，在上述定時控制部37中，生成通電信號， 以在上述規定的定時向上述各繞組13進行通電。
上述上臂驅動電路38以及下臂驅動電路39分別構成為根據從上 述定時控制部37輸出的通電信號，驅動開關元件32。
雖然未特別示出，但上述旋轉位置檢測電路25構成為具有以120 度的電氣角的間隔配置的三個傳感器(例如由霍爾元件等構成的磁傳 感器)，合成根據上述轉子3的旋轉位置而從該傳感器輸出的信號， 對該轉子3的位置進行檢測。由上述旋轉位置檢測電路25檢測的轉 子3的位置作為旋轉位置信號被發送給上述控制部35。
構成上述控制電路30以及旋轉位置檢測電路25的半導體元件等 各種元件如圖6所示被安裝在上述基板4的定子2側的面。通過這樣 在該基板4的單面安裝各種元件，可以使用單面安裝的基板，與使用 兩面安裝的基板的情況相比，制造成本降低。
但是，當如上所述在上述基板4的定子2側的面上安裝半導體元 件等時，由于該半導體元件與定子2的繞組13的距離變短，所以該 繞組13中發生的熱易于傳導至半導體元件。由此，在上述半導體元 件中，除了由于自身的動作使溫度上升以外，還由于上述定子2的繞 組13中發生的熱而使溫度進一步上升。
特別，本實施方式的電動機1由于是利用樹脂8密封了定子2 的塑模電動機，所以繞組13中發生的熱通過熱傳導率比空氣高的樹 脂8易于傳導至半導體元件。
即使在上述半導體元件中，在上述控制電路30的開關元件32 中，當除了由于自身的開關動作而產生的發熱以外還加上上述繞組13 中發生的熱時，為了抑制開關元件32的發熱需要相應地限制開關動 作，從而電動機1的輸出被限制。與其相對，在本發明中，通過將上述開關元件32配置在不易受 到定子2的繞組13中發生的熱的影響的基板4上的位置，而盡可能 抑制開關元件32的溫度上升。具體而言，將具備串聯連接的兩個開 關元件32、 32的與上述繞組13的各相對應的半導體芯片u、 v、 w， 定位于如下位置如圖5以及圖6所示從定子2的軸線方向看，在該 開關元件32的開關動作時不通電的相的繞組13和其相鄰的繞組13 之間形成的間隙中。
例如，如上述圖5所示，從上述定子2的軸線方向看，包括向U 相的繞組13通電的開關元件32的半導體芯片u被配置于V相的繞組 13與W相的繞組13之間形成的間隙中，包括向V相的繞組13通電 的開關元件32的半導體芯片v被配置于W相的繞組13與U相的繞 組13之間形成的間隙中。而且，從上述定子2的軸線方向看，包括 向W相的繞組13通電的開關元件32的芯片w被配置于U相的繞組 13與V相的繞組13之間形成的間隙中。此處，在上述圖5中，標號 15是用于連接各繞組與上述開關電路31的輸出側的端子部。
這樣，通過從定子2的軸線方向看，將半導體芯片u、 v、 w配 置于在開關元件32的開關動作時不通電的相的繞組13和其相鄰的繞 組13之間形成的間隙中，可以盡可能防止在該開關元件32的開關動 作時通電的相的繞組13中發生的熱傳導至該開關元件32的現象。
即，如圖5(A)所示，在向U相以及V相的繞組13通電時， 上述半導體芯片u、 v位于不通電的W相的繞組13和其相鄰的繞組 13的間隙中，所以可以盡可能防止熱從上述U相以及V相的繞組13 傳導至半導體芯片u、 v的現象。另外，在向V相以及W相的繞組 13通電的情況、向W相以及U相的繞組13通電的情況下，分別如 圖5 (B) 、 (C)所示，繞組13的熱也難以傳導至具有進行開關動 作的開關元件32的半導體芯片。
由此，可以防止上述開關元件32的開關動作由于上述繞組13 中發生的熱的影響而受到制約的現象，可以實現電動機1的高效的運 轉。
14特別，上述電動機1由于是利用樹脂8密封了定子2的塑模電動 機，所以該定子2的繞組13中發生的熱易于積蓄，而易于傳導至上 述基板4上的半導體芯片u、 v、 w。因此，在這樣的結構中，通過將 上述半導體芯片u、 v、 w的配置成為上迷配置，可以可靠地抑制向該 半導體芯片u、 v、 w的傳熱，可以實現電動機l的高效的運轉。
另外，雖然在上述圖6中未圖示出，但各繞組13由于巻繞在定 子2的齒條部llb上，所以在定子2的軸線方向端部，繞組13與定 子鐵心11的端面相比凸形狀地突出，在繞組13彼此之間形成間隙。 因此，通過如本實施方式那樣地，以覆蓋定子2的軸線方向端部的形 式配置基板4，并在該基板4的定子側的面上，以位于繞組13彼此的 間隙中的形式配置各半導體元件，可以相對定子2更接近地配置安裝 有半導體元件的基板4，而實現電動機的緊湊化。另外，即使在該情 況下，通過如上所述將具有開關元件32的半導體芯片u、 v、 w配置 于在該開關元件32的開關動作時不通電的相的繞組13和其相鄰的繞 組13的間隙中，也可以防止該開關元件32受到繞組13的發熱的影 響而使開關動作被限制的現象。
(實施方式2)
以下，根據圖7以及圖8對實施方式2的電動機進行說明。在本 實施方式2的電動機中，與上述實施方式1不同點僅在于半導體芯片 的結構，所以對同一結構附加同一標號，而以下僅對不同的部分進行 說明。
具體而言，如圖7所示，構成控制電路的開關電路51的六個開 關元件32分別由半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL構成。即， 相對上述實施方式l中半導體芯片的個數為三個，本實施方式不同的 點在于中，上述半導體芯片的個數為六個。
圖8示出六個半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL在基板4 (在圖8中用虛線表示)上的配置。如該圖8所示，即使在與各開關 元件32對應地分別構成了半導體芯片的情況下，從定子2的軸線方 向看，各半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL也^皮配置為位于在開關元件32的開關動作時不通電的繞組13和其相鄰的繞組13之間 形成的間隙內。
具體而言，如上述圖8所示，從定子2的軸線方向看，在U相 的繞組13與V相的繞組13的間隙中，配置有構成用于使電流向W 相的繞組13流過的開關元件32、 32的半導體芯片wH、 wL。另外， 從定子2的軸線方向看，在U相的繞組13與W相的繞組13的間隙 中，配置有構成用于使電流向V相的繞組13流過的開關元件32、 32 的半導體芯片vH、 vL。而且，從定子2的軸線方向看，在V相的繞 組13與W相的繞組13的間隙中，配置有構成用于使電流向U相的 繞組13流過的開關元件32、 32的半導體芯片uH、 uL。
由此，使各半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL盡可能遠 離在開關元件32的開關動作時通電的繞組13，而可以盡可能防止該 繞組13中發生的熱傳導至上述半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL的現象。
即，在如圖8(A)所示，向U相以及V相的繞組13通電時， 由于上述半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL位于不通電的W相的繞組13 與其相鄰的繞組13之間的間隙中，所以可以盡可能防止熱從上述U 相以及V相的繞組13傳導至半導體芯片uH、 uL、 vH、 vL的現象。 另外，在向V相以及W相的繞組13通電的情況、向W相以及U相 的繞組13通電的情況下，分別如圖8 (B) 、 (C)所示，繞組13的 熱也難以傳導至具有進行開關動作的開關元件32的半導體芯片中。
因此，可以防止各開關元件32受到繞組13中發生的熱的影響而 開關動作被限制的現象，可以使電動機高效地運轉。
另外，如上述實施方式1所述，在多個開關元件32、 32、…中 的下游側開關元件中，在進行以短的周期反復通電的ON-OFF的斬 波控制的情況等，考慮通過分別不同的控制使多個開關元件32、 32、... 進行開關動作，但在各開關元件32的發熱量由于該控制的差異而不 同的情況下，優選盡可能使具有發熱量大的開關元件32的半導體芯 片遠離在該開關元件32的開關動作時通電的繞組13。由此，即使在每個半導體芯片的發熱量都不同的情況下，也可以可靠地抑制該半導
體芯片的溫度上升，可以可靠地防止由于繞組13的溫度上升而電動 機的輸出被限制的現象。 (其他實施方式)
在上述各實施方式中，也可以設為以下結構。
在上述各實施方式中，從定子2的軸線方向看，將基板4上的半 導體芯片u、 v、 w、 uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL配置于在該半導體 芯片u、 v、 w、 uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL的開關元件32的開關 動作時不通電的繞組13和其相鄰的繞組13之間形成的間隙中，但不 限于此，也可以配置成使其重疊于上述不通電的繞組13。另外，上述 半導體芯片u、 v、 w、 uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL不限于圖5以及 圖8所示的配置，只要是從定子2的軸線方向看，該半導體芯片u、 v、 w、 uH、 uL、 vH、 vL、 wH、 wL的至少一部分與在開關元件32的開 關動作時不通電的繞組13以及該繞組13和其相鄰的繞組13的間隙 中的至少一方重疊的位置，則可以任意配置。
另外，在上述各實施方式中，由三相的繞組13構成了電動機， 但不限于此，也可以由兩相、四相等其他相數的繞組構成電動才幾。
另外，在上述各實施方式中，將基板4設為在定子2側的面形成 有控制電路30、旋轉位置檢測電路25的單面安裝基板，但不限于此， 也可以是兩面安裝基壽反。而且，在上述各實施方式中，在單面安裝基 板的定子2側的面形成了控制電路30、旋轉位置檢測電路25，但不 限于此，也可以設置在與基板4的定子2側相反的一側的面中。
另夕卜，在上述各實施方式中，將電動機1設為利用樹脂8密封了 定子2以及基板4整體的塑模電動機，但不限于此，也可以是僅在形 成于該定子2的繞組13與基板4之間的間隙中填充樹脂的電動機。 另外，通過這樣在繞組13與基板4的間隙中填充樹脂，可以防止該 繞組13以及基板4發生振動。
另外，在上述各實施方式中，以覆蓋定子2的軸線方向的一個端 部的形式設置了基板4，但不限于此，也可以以僅覆蓋定子2的端部的一部分的形式設置該基板4。即，上述基板只要被配置成在定子2 的軸線方向外部在與該軸線交叉的方向上延伸，則也可以是任意的大 小、配置。
而且，在上述各實施方式中，電動機1是在大致圓筒狀的定子2 的內部配置有圓柱狀的轉子3的所謂內轉子型的電動機，但不限于此， 也可以是以轉子覆蓋定子的外部的形式圓筒狀地形成的所謂外轉子 型的電動機。
產業上的可利用性
如上所述，本發明在繞軸線大致圓環狀地配置多個相的繞組而成 的定子的軸線方向外部，以在與該軸線交叉的方向上延伸的形式，配 置形成有包括開關元件的控制電路的基板的電動機中是特別有用的。
權利要求
1.一種電動機，其特征在于，具備繞軸線大致圓環狀地配置多個相的繞組而成的定子；以及在該定子的軸線方向外部以在與該軸線交叉的方向上延伸的形式配置、且安裝有具有用于對針對上述繞組的通電進行控制的開關元件的多個半導體芯片的基板，將上述半導體芯片配置于上述基板上，使得從上述定子的軸線方向看，至少一部分與在該半導體芯片內的開關元件的開關動作時不通電的相的繞組以及該繞組和相鄰的繞組之間形成的間隙中的至少一方重疊。
2. 根據權利要求1所述的電動機，其特征在于，將上述半導體 芯片配置在上述基板上，使得從上述定子的軸線方向看與上述間隙重 疊。
3. 根據權利要求1或2所述的電動機，其特征在于，在上述基 板的上述定子側的面上，設置有用于對相對該定子旋轉的轉子的旋轉 位置進行檢測的旋轉位置檢測單元，上述半導體芯片也安裝在上述基板的定子側的面上。
4. 根據權利要求1~3中的任意一項所述的電動機，其特征在于， 上述半導體芯片具備相對上述定子的繞組位于電流上游側的上游側 開關元件；以及相對該繞組位于電流下游側的下游側開關元件。
5. 根據權利要求1~4中的任意一項所述的電動機，其特征在于， 利用樹脂密封了上述半導體芯片與上述定子的軸線方向的一個端部 之間形成的間隙。
6. 根據權利要求1~5中的任意一項所述的電動機，其特征在于， 上述定子具備三相的繞組，上述開關元件構成為通過開關動作向上述各相的繞組進行通電。
全文摘要
本發明提供一種電動機。在繞軸線大致圓環狀地配置多個相的繞組而成的定子的軸線方向外部，以在與該軸線交叉的方向上延伸的形式，配置了安裝有具有開關元件的半導體芯片的基板的電動機中，開關元件的開關動作不會由于定子的繞組中發生的熱而被限制。將具有開關元件(32)的半導體芯片(u、v、w)配置在上述基板(4)上，使得從定子(2)的軸線方向看，至少一部分與在該開關元件(32)的開關動作時不通電的相的繞組(13)以及該繞組(13)和相鄰的繞組(13)之間形成的間隙中的至少一個重疊。
文檔編號H02K3/00GK101594016SQ20091013894
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月21日 優先權日2008年5月27日
發明者加藤健一 申請人:日本電產芝浦株式會社