電気機械

著者らは特許

H02K5/18 - 熱伝達改善用リブまたはフィンを有するもの
H02K11/33 - 駆動回路,例.パワーエレクトロニクス(H02K11/38が優先)
H05K7/20 - 冷却,換気または加熱を容易にするための変形

の所有者の特許 JP2016523073:

スパル オートモーティブ ソチエタ レスポンサビリタ リミテ

 

電気機械(1)は、複数の電子部品(9、10、13、14)を備えた電子モジュール(7)と、電子モジュール(7)支持要素(15)と、電子モジュール(7)によって発生する熱を分散させるヒートシンク(8)と、ヒートシンク(8)の方に面しヒートシンクと熱接触している、電子モジュール(7)のうちの少なくとも第1の電子部品(13)と、を備え、そして、電気機械(1)は、ばね(20)であって、支持要素(15)からヒートシンク(8)の方に第1の電子部品(13)を押し出すように、支持要素(15)と第1の電子部品(13)との間において作用する、ばねを備える。
【選択図】図1

 

 

本発明は、特に一体型電子制御モジュールに関連する回転する電気機械に関する。
一般に、公知の標準型の回転する電気機械は、強固に固定された固定子を内部に有するケーシングと、ケーシングに回転可能に固定された回転子、例えば永久磁石を有する回転子と、を備えている。
固定子に接続された電子モジュール又は制御電子機器は、概略的には、プリント回路と、複数の導体路と、プリント回路上に配置されプリント回路に及び/又は導体路に接続されたSMD(表面実装デバイス)型とPTH(ピンスルーホール(Pin Through Hole))型両方のパワーエレクトロニクス部品と、を備えている。
蓋はケーシングを閉じて閉鎖容器を形成し、そこから、接続端子が制御電子機器への電力供給のために突出している。
本発明で参考にする電気機械は、特に密閉型として知られている閉鎖型のものであり、特に、密閉電気機械である。
密閉型の電気機械の本質的な課題の一つは、電気機械の動作時に電子モジュールによって発生する熱の分散である。
このような課題を解決するために企図された解決策は、同じ出願人名義の国際公開公報第20133008180号に記載されている。
この解決策では、電気機械の蓋は、電子モジュールによって発生する熱を分散させるようにヒートシンクを形成する。
パワーエレクトロニクス部品は、熱分散を最適化するのに蓋に接して配置できるように、プリント回路と同じ側、蓋の下側及び反対側に配置されている。
熱伝導性ペーストは、電子部品とヒートシンクとの間の熱交換を最大にするように、電子部品と、上述したとおりにヒートシンクとして機能する蓋との間に配置されることが好ましい。
実際に、プリント回路は、特に、所定の温度値までその完全性を保持する。
先行技術の解決策において採用された手段にもかかわらず、パワーエレクトロニクス部品、具体的にはPTH型のものによって発生する熱の分散は、実際には依然として最適ではない。
電子モジュールに通常存在する複数のPTH部品、例えば電解コンデンサの幾何形状は、前述の部品とヒートシンクとの間の効果的な熱交換を見出すのに、比較的多量の熱伝導性ペーストを必要とする。
熱分散は、電子部品とヒートシンクとの連結の質を決定する電気機械構造及び組立て許容差による影響も受ける。
このようなことに関連して、本発明の主な目的は、上述の欠点を克服することである。
本発明の目的の一つは、パワーエレクトロニクス部品、具体的にはPTH型のものの冷却が、先行技術の解決策と比較して更に改善された電気機械を提供することである。
更なる目的は、パワーエレクトロニクス部品、具体的にはPTH型のものとヒートシンクとの間に配置される熱伝導性ペーストの量が低減された電気機械を提供することである。
本発明の別の目的は、先行技術の解決策と比較して、熱分散が構造許容差による影響を受けない電気機械を提供することである。
示されている技術的目的、及び特定されている目的は、請求項1に係る電気機械によって実質的に達成される。
本発明の更なる特徴及び利点は、電気機械の非限定的及び非排他的な好適実施形態を参照し、添付図面に示されているように、下記の詳細な説明においてより明らかである。
より明確にするために一部が切り取られた、本発明に係る電気機械の概略的な部分分解斜視図である。 図1の電気機械の詳細な概略的部分分解斜視図である。 より明確にするために一部が切り取られた、図1の電気機械の概略的な断面図である。
図1を特に参照すると、符号1は、本発明に係る回転する電気機械を示す。
機械1は、実質的に公知の種類のブラシレスモータであることが好ましく、本発明の理解に必要な部分に関してのみ以下に説明する。
好適な実施形態において、機械1は、密閉型の、すなわち内部に接近する開口がない電動モータであり、以下に言及されるものを表すが、これによって本発明の範囲は限定されない。
機械1は、ケーシング2と、蓋3であって、ケーシング2を閉じてケーシング2とともにケース又は閉鎖容器4を形成する蓋と、を備えている。
電気機械1は、ケーシング2に固定された固定子5、例えば巻回型のものと、ケース4内に挿入され回転軸線Rを中心にしてケースに回転可能に固定された回転子6と、を備えている。
電気機械1は、固定子5を供給するために、ケーシング2内に少なくとも部分的に挿入された電子モジュール7を備えている。
また、電気機械1は、ケース4内部に発生する熱を分散させるヒートシンク8も備えている。
図示する好適な実施形態において、ヒートシンク8は、ケーシング2を閉じる蓋3によって形成される。
機械2は、電子モジュール7が、ケーシング2の外部に熱を分散させる蓋3と効果的に熱交換できるように、使用時に組み立てられることが好ましい。
特に図1及び2に示されているように、電子モジュール7は、複数の電子部品を備えている。
図示する好適な実施形態において、電子部品の中では目立って、特に、「SMD」電子部品としても知られている表面実装電子部品9と、「PTH」電子部品としても知られているピンスルーホール実装電子部品10と、が存在している。
図示する好適な実施形態において、電気機械1の電子モジュール7は、実質的に「PCB」又は「プリント回路基板」として知られているプリント回路基板1を備えている。
電子部品9及び10は、電子モジュール7と同じ面7aに配置されている。具体的には、これらは、プリント回路基板11と同じ面に配置されている。
より正確には、電子部品9、10は、蓋3の方に面し蓋と対向するように、電子モジュール7の面7aに配置されている。
図示する実施形態において、電子モジュール7は、部分的にのみ図示する複数の導体路12も備えており、この導体路は、表面実装電子部品9と「ピンスルーホール」実装電子部品10とを直接接続する。
導体路12は、第1の面7aと対向する電子モジュール7の第2の面7bに配置されることが好ましい。
機械1内部の電子モジュール7の好適な例のアセンブリは、同じ出願人によって、国際公開公報第20133008180号に記載され、示されている。
図示するように、PTH電子部品10は、第1の電解コンデンサ13と、並列して接続された第2の電解コンデンサ14と、を備え、これらの電解コンデンサはともに、蓋3によって形成されたヒートシンク8の方をむいている。
より正確には、コンデンサ13、14は、実質的に円筒状であり、ヒートシンク8の方に面する外側円筒面を備えている。
図示する好適な実施形態において、電子部品13、14は、回転軸線Rに対して横方向にある拡張Dの主線を有している。
コンデンサ13、14は電力部品であるので、機械1の動作時に熱を帯びる。したがって、これらのコンデンサは、以下に詳細に説明するように、これらが発生させる熱を放散させるために蓋3と接触させられることが有益である。
機械1は、電子モジュール7支持要素15を備えている。支持要素15は、好ましくは、円盤状であり、プラスチック材料から製造される。
特に図2を参照すると、要素15が、どのように、支持要素15に収容された、電子モジュール7の座部16を備えているかを理解することができる。
具体的には、座部16は、プリント回路基板11と、平面図における寸法がプリント回路基板11を越えて延びている電子部品とを受け入れるように形成される。
座部16は、プリント回路基板11のハウジング17を備えることが好ましい。
座部16は、コンデンサ13のハウジング18を備えることが好ましい。
座部16は、コンデンサ14のハウジング19を備えることが好ましい。
本発明によれば、電気機械1は、弾性押圧手段であって、支持要素15から及びプリント回路基板11からヒートシンク8の方にコンデンサ13及び14を押し出すように、支持手段とコンデンサ13及び14との間において作用する弾性押圧手段を備えている。
電子モジュール7の電子部品9、10のうちの少なくとも第1の電子部品13、14は、使用時に、ヒートシンク8の方へと面して、ヒートシンクと熱的に接触している。
電気機械1は、弾性押圧手段であって、支持手段からヒートシンク8の方に第1の電子部品13、14を押し出すように、電子部品9、10支持手段と前述した第1の電子部品13、14との間に弾性押圧手段を備えている。
上述の支持手段は、電気接続手段であって、好ましくはプリント回路基板11と、必要に応じて導体路12とを備え、電子部品9、10間において電子モジュール7を形成するように機能する、電気接続手段を備えている。
電子部品9、10は電気接続手段に接続され、弾性押圧手段は、電気接続手段と少なくともコンデンサ13との間において作用することが好ましい。
既に示した通り、電気接続手段はプリント回路基板11を備えることが好ましく、図示しない実施形態では、弾性押圧手段は、プリント回路基板11とコンデンサ13、14との間において作用する。
図示する好適な実施形態において、支持手段は電子モジュール7の支持要素15を備え、弾性押圧手段は、支持要素15とコンデンサ13、14との間で作用する。
弾性押圧手段は、コンデンサ13のハウジング18、及び、コンデンサ14のハウジング19に配置されることが好ましい。
図示する好適な実施形態において、弾性押圧手段は、コンデンサ13に作用するばね20を備えている。
好適には、ばね20は、第2のコンデンサ14にも作用し、第2のコンデンサをヒートシンク8の方に押し出す。
ばね20は、蓋3と接触してコンデンサ13、14を効果的に保持する定圧型のものであることが好ましい。
電子部品13、14とヒートシンク8との間の熱交換を最適化するために、機械1は、部品13、14とヒートシンク8との間に挿入された熱伝導手段を備えている。
図3を参照すると、機械1が、例えば熱伝導性ペースト21、具体的には、コンデンサ13、14と蓋3との間に配置された「熱伝導性隙間充填剤」として知られている種類のものをどのように備えるかという手法を理解することができる。
ペースト21は、電子部品13、14から蓋3の方に放散する熱の「好適な」移動経路を生成する。
ばね20の存在によって、部品13と部品14との間の間隔が先行技術の解決策と比較して極めて制限され、熱交換表面を最適化するのに必要なペースト21の量が顕著に低減されることが有益である。
特に図2及び3を参照すると、ばね20が、どのように、適切な形状の金属テープ片によって形成されるかを理解することができる。
ばね20は、中央部22、23、24と、2つの端部25、26とを有している。
端部25、26は曲がっており、すなわち、これらの端部は、螺旋形状を有するか、又は螺旋状に巻かれており、支持要素15との連結に用いられる。
具体的には、支持要素15は、端部25の座部27と、ばね20の端部26の座部28と、を備えている。
座部27及び28は、機械1の回転軸線Rと平行して延びる支持要素15の突出部に形成されることが好ましい。
中央部は、コンデンサ13と嵌合することを意図した第1の伸張部22と、コンデンサ14と嵌合することを意図した第2の伸張部24と、を備えている。
第1の伸張部22は、電子部品13と接することが意図され、電子部品13に対しヒートシンク8の方に押圧作用を加える。既に示したように、この押圧作用は、一定であることが好ましい。第2の伸張部24は、電子部品14と接することが意図され、電子部品14に対しヒートシンク8の方に押圧作用を加える。既に示したように、この押圧作用は、一定であることが好ましい。中央部は、第1の伸張部22と第2の伸張部24とを接続する、好ましくは直線状に接続する接続伸張部23を備えている。
図示する好適な実施形態において、伸張部23の横方向寸法は、伸張部22、24の横方向寸法よりも小さい。
特に図2を参照すると、伸張部22、23、24によって形成されたばね20の中央部が、どのように、実質的に直線状に延びているかを理解することができる。
より正確には、モータ1から取り外されるばね20を考慮すると、中央部は実質的に直線状である。
支持要素15は、上述のハウジング18、19を分離するセパレータ29を備えている。
セパレータ29は、ばね20の接続伸張部23を支持させるか又は停止させることが有益である。
セパレータ29は、ばね20の伸張部23の座部29aを備えることが好ましい。
図示するように、電子部品13、14のハウジング18、19はそれぞれ、ばね20の第1の伸張部22の座部30と、ばね20の第2の伸張部24の座部31と、を備えている。
特に図3を参照すると、機械1が一旦閉じられると、蓋3によって押し出されたコンデンサ13及び14がそれぞれ、どのように、伸張部22及び24を、対応する座部30、31に押し出すかを理解することができる。
このように、伸張部22及び24は、湾曲部25及び26から解かれた金属テープの一部によっても、湾曲形状になる。
換言すると、基準位置において直線状である、すなわち、電気機械1に組み立てられない場合に、ばね20の伸張部22及び24は、コンデンサ13、14がそれぞれの座部30、31に押し込まれると、湾曲形状になる。
図示する好適な実施形態において、座部30及び31は、支持要素15の穴の形態であり、この穴に、ばね20の伸張部22及び24が配置される。
ばね20は、使用時に、座部27において端部25を備えたハウジング18、及び座部28において端部26を備えたハウジング19に配置される。
伸張部22は座部30に配置され、伸張部24は座部31に配置される。
電子部品13、14が、ばね20よりも上で、それぞれのハウジング18、19に挿入されると、ばね20の伸張部22及び24は方向Vに押し出され、端部25、26の少なくとも一部が解かれ、湾曲形状になる。
図3を参照すると、ケース4が一旦閉じられると、既に示したように、端部25、26が、どのように、伸張部22、24をそれぞれ再び直線状にし、ヒートシンク8に対する方向V1に、電子部品13、14に対して押圧作用を加え、これによって、電子部品13、14と蓋3との間の熱交換を最適化することができるかを理解することができる。
直線構造の伸張部22及び24の長さは、対応する湾曲構造の伸張部22及び24よりも短い。しかしながら、簡略化のために、同じ参照符号を用いた。
図示する好適な実施形態において、既に示したように、PTH型部品であるコンデンサ13、14は、プリント回路基板11に接続する、それぞれのレオフォア(rheophore)13a、14aを備えている。
したがって、コンデンサ13、14は、レオフォア13a、14aによって、プリント回路基板11に接続されており、支持要素15のハウジング17、18に配置されている。
蓋3の方へのコンデンサ13、14の移動は、レオフォア13a、14aの可撓性により可能となることが好ましい。
さらに、好ましくは、特に蓋3による、電子部品13、14とヒートシンク8との間の熱交換面を更に最適化するために、蓋は、実質的にコンデンサ13、14と一致するように形成された輪郭を有し、すなわち、蓋は、コンデンサ13、14が少なくとも部分的に収容される座部32、33を関連付けている。
また、蓋3は、ばね20の端部25、26の座部27、28が形成される支持要素15の上述した突出部を受容することを意図した2つの内側凹部34、35も備えている。



  1. 回転軸線(R)を有した回転する電気機械であって、
    複数の電子部品(9、10、13、14)を備えた電子モジュール(7)と、
    前記電子部品(9、10、13、14)のための支持手段(11、12、15)と、
    前記電子モジュール(7)によって生成される熱を分散させるヒートシンク(8)と、
    該ヒートシンク(8)の方に面し且つ前記ヒートシンク(8)と熱的に接触する前記電子部品の中の少なくとも第1の電子部品(13)と、を具備する電気機械において、
    当該電気機械が、弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)であって前記支持手段(11、12、15)から前記ヒートシンク(8)の方に前記第1の電子部品(13)を押し出すように前記支持手段(11、12、15)と前記第1の電子部品(13)との間で作用する弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)を具備することを特徴とする、電気機械。

  2. 前記第1の電子部品(13)と前記ヒートシンク(8)との間に挿入された熱伝導手段(21)を具備することを特徴とする、請求項1に記載の電気機械。

  3. 前記支持手段(11、15)が、前記電子モジュール(7)を形成するように前記電子部品(9、10、13、14)間において機能する電気接続手段(11、12)を具備し、前記電子部品(9、10、13、14)が前記電気接続手段(11、12)に接続され、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が、前記電気接続手段(11、12)と前記第1の電子部品(13)との間で作用することを特徴とする、請求項1又は2に記載の電気機械。

  4. 前記電気接続手段(11、12)がプリント回路基板(11)を備え、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が、前記プリント回路基板(11)と前記第1の電子部品(13)との間で作用することを特徴とする、請求項3に記載の電気機械。

  5. 前記支持手段(11、15)が前記電子モジュール(7)の支持要素(15)を備え、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が前記支持要素(15)と前記第1の電子部品(13)との間で作用することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の電気機械。

  6. 前記支持要素(15)が前記第1の電子部品(13)のハウジング(18、19)を備え、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が前記ハウジング(18、19)と前記第1の電子部品(13)との間で作用することを特徴とする、請求項5に記載の電気機械。

  7. 前記支持手段(11、15)が前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)の座部(27、28、29、29a、30、31)を備えることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の電気機械。

  8. 前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が前記第1の電子部品(13)に作用する定圧ばね(20)を備えることを特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載の電気機械。

  9. 前記第1の電子部品(13)が、パワーエレクトロニクス部品、特に電解コンデンサであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載の電気機械。

  10. 前記電子部品(10)が、前記ヒートシンク(8)の方に面し且つ前記ヒートシンク(8)と熱的に接触する第2の電子部品(14)を備え、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が、前記支持手段(11、15)から前記ヒートシンク(9)の方へと前記第2の電子部品(14)を押し出すように、前記支持手段(11、15)と前記第2の電子部品(14)との間で作用し、前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が、前記第1の電子部品(13)及び前記第2の電子部品(14)を押圧するためのばね(20)を備えることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の電気機械。

  11. 前記第1の電子部品(13)が、前記第2の電子部品(14)と平行して接続されたことを特徴とする、請求項10に記載の電気機械。

  12. 前記弾性押圧手段(20、22、23、24、25、26)が、少なくとも前記第1の電子部品(13)に作用するばね(20)を備え、該ばね(20)が、金属テープによって形成され、且つ、前記第1の電子部品(13)と係合するための第1の伸張部(22)と、螺旋状に巻かれた端部(25、26)と、を少なくとも備え、前記支持手段(11、15)が、前記端部(25、26)の座部(27、28)を備えることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の電気機械。

  13. 前記第1の電子部品(13)が、前記回転軸線(R)に対して横方向の拡張の主線(D)を有することを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の電気機械。

 

 

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【選択図】図1
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【選択図】 図5A
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