專利名稱：無刷直流電動機和使用它的電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有裝入其內(nèi)的驅(qū)動電路(或激勵電路)的無刷直流電動機，以及一種使用所述電動機的電氣裝置。
背景技術(shù)：
軸輸出功率在從20瓦特到50瓦特的范圍內(nèi)的小型無刷直流電動機用于驅(qū)動使用在空調(diào)器和各種家用電器中的鼓風(fēng)機。通常，該電動機包括驅(qū)動器(或激勵器)，所述驅(qū)動器在其印刷配線板上具有各種電子元件。
圖13顯示了傳統(tǒng)無刷直流電動機101的截面視圖。定子模制組件103包括下面的部件定子芯體120，該定子芯體120通過層疊電磁鋼板形成；驅(qū)動線圈(或激勵線圈)121，該驅(qū)動線圈121用于多相并纏繞在定子芯體120上；和不飽和聚酯樹脂，該不飽和聚酯樹脂將定子芯體120和驅(qū)動線圈121一起容納在一個單元內(nèi)。
定子模制組件103的第一端覆蓋有金屬托架104。定子模制組件103的第二端和托架104的中心部分具有軸承保持器。
轉(zhuǎn)子組件119包括以下部件轉(zhuǎn)子磁軛118，該轉(zhuǎn)子磁軛118通過層疊電磁鋼板形成；多極永磁體117，該多極永磁體117被設(shè)置到轉(zhuǎn)子磁軛118的外壁，并面對定子芯體120的內(nèi)壁，且多極永磁體117與定子芯體120的內(nèi)壁之間具有給定間隙；軸105，該軸105被壓入配合在磁軛118的中心；和軸承114，該軸承114可旋轉(zhuǎn)地支撐軸105。
印刷配線板(PWB)113具有驅(qū)動線圈121的驅(qū)動電路，且印刷配線板113剛性地安裝到定子模制組件103上。線圈121的端部通過引線腳122連接到PWB113。例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)陣列110、前置驅(qū)動器(或預(yù)驅(qū)動器)112和很多其它分立元件(沒有示出)的元件被焊接到PWB113上，且用于傳感永磁體117的磁極的磁性傳感器125也被焊接到PWB113上。絕緣板115放置在PWB113與托架104之間，從而PWB113與托架104絕緣。
圖14顯示了印刷配線板組件(PWB Assy)107的平面圖。例如MOSFET陣列110、前置驅(qū)動器112、三個柵極驅(qū)動器111、和很多其它分立元件131的元件被安裝到PWB113上。引線組件102被設(shè)置到PWB113上用于接收輸入和提供PWB113的輸出。分立元件131包括電阻器和電容器。
MOSFET陣列110通過將六個MOSFET統(tǒng)一為一個陣列形成，并驅(qū)動線圈121。所述MOSFET中的每一個具有雪崩電阻，從而在施加超過例如MOSFET的浪涌電壓的耐電壓的脈沖狀的電壓的情況下，其不會容易地受損。由此MOSFET陣列110的使用有利地保證了可靠性。
另一方面，為了提高MOSFET的電氣強度以便增加其可靠性，有必要嚴(yán)格設(shè)定各種因數(shù)，例如漏極與源極之間的電壓變化率“dV/dt”、漏極電流變化率“dI/dt”、導(dǎo)通延遲時間“td”(開)，截止延遲時間“td”(關(guān))。為實現(xiàn)此目的，例如電阻器、電容器、和二極管的分立元件在各自的柵極處至少需要4-6件，從而需要從4×6＝24到6×6＝36件的分立元件。除了這些數(shù)量之外的輔助元件將使總數(shù)量達到幾乎100件，從而PWB的小型化受阻。
作為開關(guān)元件，MOSFET被替換為IGBT，從而驅(qū)動電路由單片集成電路形成。該結(jié)構(gòu)被披露在未經(jīng)審查的日本專利公開No.H03-270677中。盡管該結(jié)構(gòu)允許使PWB小型化，但是不能預(yù)期由于MOSFET特有的雪崩電阻導(dǎo)致的可靠性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的無刷直流電動機，包括以下部件定子組件，所述定子組件具有用于多相的驅(qū)動線圈(激勵線圈)；轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件具有永磁體；和印刷配線板(PWB)，所述印刷配線板裝入電動機并具有安裝在其上的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路用于驅(qū)動(或激勵)所述驅(qū)動線圈。
所述驅(qū)動電路包括MOSFET，所述MOSFET用于給驅(qū)動線圈供電；柵極驅(qū)動器，所述柵極驅(qū)動器用于控制MOSFET；和前置驅(qū)動器，所述前置驅(qū)動器用于將PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號供給到柵極驅(qū)動器。
所述PWB包括電源模塊，所述電源模塊通過用模制樹脂使MOSFET和柵極驅(qū)動器成為一體而形成，且所述電源模塊以包括設(shè)定部分為特征，所述設(shè)定部分設(shè)定MOSFET的電氣強度。
上面討論的結(jié)構(gòu)允許提出一種可靠的無刷直流電動機，該無刷直流電動機具有緊湊、重量輕、以及易于配線和安裝的特性。由此本發(fā)明也可以提供使用該無刷直流電動機的電氣裝置。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無刷直流電動機的外觀；圖2顯示了圖1中所示的電動機的截面視圖；圖3顯示了圖1中所示的電動機的電路圖；圖4顯示了圖1中所示的無刷直流電動機的電源模塊的截面視圖；圖5顯示了圖1中所示的電動機的印刷配線板組件的平面視圖；圖6顯示了詳述圖1中所示的電動機的一相的電路圖；圖7顯示了說明圖1中所示的電動機的柵極驅(qū)動器的輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系的時間圖；圖8顯示了詳述在圖7中所示的時間“t1”附近的放大部分的時間圖；圖9顯示了說明與圖7中所示的關(guān)系相似的關(guān)系的時間圖，然而，該時間圖在時間“t2”與時間“t3”之間具有的時間間隔比圖7中所示的時間間隔更短；圖10顯示了詳述當(dāng)MOSFET的閾電壓提高時的情形的時間圖；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子裝置的外觀；圖12顯示了圖11中所示的電子裝置的電路圖；圖13顯示了傳統(tǒng)無刷直流電動機的截面視圖；和圖14顯示了圖13中所示的傳統(tǒng)無刷直流電動機的印刷配線板組件的平面視圖。
具體實施例方式
下文將參照

本發(fā)明的示范性實施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無刷直流電動機的外觀。主軸電動機組件3覆蓋有蓋狀的托架4，且軸5延伸穿過托架4。引線組件2從定子模制組件3的側(cè)面(或橫向面)延伸。
圖2顯示了根據(jù)第一實施例的無刷直流電動機的截面視圖。定子模制組件3包括以下部件定子芯體20，該定子芯體20通過層疊電磁鋼板(或電磁鋼片)形成；驅(qū)動線圈21，該驅(qū)動線圈21用于多相并纏繞在定子芯體20上；和不飽和聚酯樹脂，該不飽和聚酯樹脂將定子芯體20和驅(qū)動線圈21一起封在一個單元內(nèi)。
定子模制組件3的第一端覆蓋有金屬托架4。定子模制組件3的第二端和托架4的中心部分具有軸承保持器。
轉(zhuǎn)子組件19包括以下部件轉(zhuǎn)子磁軛18，該轉(zhuǎn)子磁軛18通過層疊電磁鋼板形成；多極永磁體17，該多極永磁體17被設(shè)置到轉(zhuǎn)子磁軛18的外壁，并面對定子芯體20的內(nèi)壁，且多極永磁體17與定子芯體20的內(nèi)壁之間具有給定間隙；軸5，該軸5被壓入配合在磁軛18的中心；和軸承14，該軸承14可旋轉(zhuǎn)地支撐軸5。
印刷配線板(PWB)13具有驅(qū)動線圈21的驅(qū)動電路，且印刷配線板13剛性地安裝到定子模制組件3上。線圈21的端部通過引線腳22連接到PWB13。例如MOSFET陣列10、前置驅(qū)動器(或預(yù)驅(qū)動器)12和很多其它分立元件(沒有示出)的元件被焊接到PWB13上，且用于傳感永磁體17的磁極的磁性傳感器25也被焊接到PWB13上。絕緣板15放置在PWB13與托架4之間，從而PWB13與托架4絕緣。
安裝在PWB13上的電源模塊10通過高導(dǎo)熱性樹脂16將熱散發(fā)到托架4上，所述高導(dǎo)熱性樹脂16采用導(dǎo)熱性優(yōu)良的硅基樹脂。因為硅基樹脂是彈性的，所以其可以吸收電源模塊10與托架4之間空間的偏移(dispersion)。
圖3顯示了根據(jù)第一實施例的無刷直流電動機的電路圖。驅(qū)動電路6接收下面的電壓供給自高壓直流電源9的高直流電壓Vdc，來自控制電源23的控制電壓Vcc，和速度控制信號24的控制信號電壓Vsp。驅(qū)動電路6輸出要被用于速度控制的電動機旋轉(zhuǎn)信號FG。
驅(qū)動電路6包括以下部件(或元件)三個磁性傳感器25，該三個磁性傳感器25用于傳感轉(zhuǎn)子的磁極位置；前置驅(qū)動器12，該前置驅(qū)動器12用于接收來自磁性傳感器25的信號并產(chǎn)生PWM信號；三個柵極驅(qū)動器11，該三個柵極驅(qū)動器11用于接收來自前置驅(qū)動器12的信號并產(chǎn)生用于MOSFET 8的控制信號；和六個MOSFET 8，該六個MOSFET 8以三相電橋連接。
磁性傳感器25通常采用霍爾(Hall)元件或霍爾(Hall)集成電路(IC)。輸出電流由電流傳感電阻器26傳感，并被反饋到前置驅(qū)動器12。
三個柵極驅(qū)動器11和六個MOSFET 8統(tǒng)一(或集成)到一個單元內(nèi)，從而形成電源模塊10。圖4顯示了該電源模塊10的截面視圖。柵極驅(qū)動器11和MOSFET 8被剛性地焊接到框架28上，且焊線30將柵極驅(qū)動器11連接到MOSFET 8，而且將引線電極27連接到這兩個元件上。所有這些元件用環(huán)氧樹脂29模制成一個單元。
圖5顯示了印刷配線板(PWB)組件7的平面視圖。電源模塊10、前置驅(qū)動器12和分立元件31被安裝在PWB13上，PWB13也包括引線組件2，引線組件2用于接收輸入并提供PWB13的輸出。分立元件31包括電阻器、電容器等。
圖6顯示了根據(jù)第一實施例的無刷直流電動機的電路圖的一部分，且該圖詳述了圖3中所示的整個電路圖的一相。圖3中所示的MOSFET 8實際上由與MOSFET Q2串聯(lián)的MOSFET Q1形成，并接收高直流電壓Vdc。MOSFET Q1包括作為無源元件的續(xù)流二極管D1和柵極電容器C1。MOSFET Q2也包括作為無源元件的續(xù)流二極管D2和柵極電容器C2。
柵極驅(qū)動器11包括磁滯比較器HS1、HS2，電平移動電路LS1，電阻器R1、R2、R3、R4，和輸出電子開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4。柵極驅(qū)動器11接收在前置驅(qū)動器12內(nèi)產(chǎn)生的PWM信號作為輸入信號HIN、LIN，并且將輸出信號HO、LO供給到MOSFET Q1和MOSFET Q2的各個柵極。
圖7顯示了說明輸入信號HIN、LIN預(yù)輸出信號HO、LO之間的關(guān)系的時間(定時)圖。在“t”＜t1的時間段內(nèi)，輸入信號HIN和LIN都停留在低電平，從而在上側(cè)的輸出電子開關(guān)SW1、SW3斷開且在下側(cè)的開關(guān)SW2、SW4接通。由此輸出信號HO、LO都保持在低電平，且MOSFET Q1、MOSFET Q2停留在截止?fàn)顟B(tài)。
接下來，當(dāng)“t”＝t1時，輸入信號HIN升高到高電平，且輸入信號LIN保持在低電平。開關(guān)SW1由此接通，且開關(guān)SW2斷開。輸出信號HO升高到高電平導(dǎo)通MOSFET Q1。MOSFET Q2保持在截止?fàn)顟B(tài)。此時，引導(dǎo)(boot)電容器C3內(nèi)的存儲電荷通過電阻R1供給到MOSFET Q1的柵極，且輸出信號HO隨一定的時間常數(shù)升高。MOSFET Q1停留在截止?fàn)顟B(tài)直到輸出信號HO達到MOSFET Q1的閾電壓Vth，且當(dāng)“t”＝t10時，即當(dāng)信號HO達到電壓Vth時，MOSFET Q1導(dǎo)通，這促使向驅(qū)動線圈21供給高直流電壓Vdc。
接下來，當(dāng)“t”＝t2時，輸入信號HIN下降到低電平，且輸出信號LIN保持在低電平。開關(guān)SW1由此被斷開，且開關(guān)SW2接通，且輸出信號HO隨時間常數(shù)下降，該時間常數(shù)由電阻器R2和MOSFET Q1的柵極電容器C1確定。MOSFET Q1停留在導(dǎo)通(ON)狀態(tài)直到輸出信號HO變成低于MOSFET Q1的閾電壓Vth，且當(dāng)輸出信號HO變得低于閾電壓時，即當(dāng)“t”＝t20時，MOSFETQ1變成截止(OFF)狀態(tài)。
當(dāng)“t”＝t3時，輸入信號HIN保持在低電平，且輸入信號LIN升高到高電平，從而開關(guān)SW3接通，且開關(guān)SW4斷開。輸出信號LO隨由電容器C2和電阻器3確定的時間常數(shù)升高。MOSFET Q2停留在截止?fàn)顟B(tài)直到輸出信號LO達到MOSFET Q2的閾電壓Vth，且當(dāng)“t”＝t30時，即當(dāng)信號LO達到電壓Vth時，MOSFET Q2導(dǎo)通。
當(dāng)“t”＝t4時，輸入信號HIN保持在低電平，且輸入信號LIN下降到低電平。開關(guān)SW3由此斷開，且開關(guān)SW4接通。輸出信號LO隨由MOSFET Q2的柵極電容器C2、以及電阻器4確定的時間常數(shù)下降。MOSFET Q2停留在導(dǎo)通狀態(tài)直到輸出信號LO變得低于MOSFET Q2的閾電壓Vth，且當(dāng)“t”＝t40時，即當(dāng)信號LO變得低于電壓Vth時，MOSFET Q2截止(即，斷開)。
然后，當(dāng)“t”＝t5時，該狀態(tài)變成與在“t”＝t2時出現(xiàn)的相同狀態(tài)，且上面討論的狀態(tài)的順序被重復(fù)。
圖8放大了圖7中所示的t1的一部分，且另外顯示了驅(qū)動線圈的端電壓VU的變化。當(dāng)“t”＝t1，輸入信號HIN從低電平改變到高電平時，在磁滯比較器HS1、電平移動電路LS1和輸出電子開關(guān)SW1的傳送(或轉(zhuǎn)移)時間(圖7中省略了該傳送時間)之后，輸出信號HO開始在“t”＝t11處升高。
然后輸出信號HO達到閾電壓Vth，且MOSFET Q1導(dǎo)通；然而，實際上，在MOSFET Q1從截止?fàn)顟B(tài)改變到導(dǎo)通狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時間段期間，信號HO在大約閾電壓Vth的電壓處幾乎不變。因為MOSFET Q1從截止到導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)換改變了其漏極與源極之間的電壓，從而Q1的柵極電容器C1明顯地變得大得多(鏡像效應(yīng))。更詳細地，當(dāng)“t”＝t12時，輸出信號HO達到閾電壓Vth，且MOSFET Q1開始導(dǎo)通，且驅(qū)動線圈的端電壓開始升高。在電壓VU升高期間，信號HO由于鏡像效應(yīng)幾乎不變。當(dāng)“t”＝t13時，電壓VU達到大約高直流電壓Vdc，且信號HO因為鏡像效應(yīng)不再起作用而開始進一步升高。此時，電壓VU的變化率“dV/dt”在t12與t13之間的更短時間內(nèi)變得更大。
電壓VU的變化率“dV/dt”由基于電阻器R1和MOSFET Q1的柵極與漏極之間的反饋電容的時間常數(shù)確定，從而變化率“dV/dt”可以通過調(diào)整電阻器R1和反饋電容進行設(shè)定。通常，變化率“dV/dt”借助可易于調(diào)整的電阻器R1的值進行設(shè)定。例如，在家用電器配備有電動機的情況下，電阻器R1被調(diào)整為變化率“dV/dt”變成大約2kV/μsec。
前面的描述提到的是MOSFET Q1的狀態(tài)從截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通的情況；然而，當(dāng)MOSFET Q1的狀態(tài)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止時，可以設(shè)定驅(qū)動線圈的端電壓VU的變化率“dV/dt”，即該情況下的變化率“dV/dt”可以通過調(diào)整電阻器R2進行設(shè)定。
可以對MOSFET Q2做出與上面討論的情況相似的設(shè)定，即Q2從截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通的“dV/dt”可以通過調(diào)整電阻器R3進行設(shè)定，且Q2從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止的“dV/dt”可以通過調(diào)整電阻器R4進行設(shè)定。
如上所討論的，電阻器R1、R2、R3、R4用作設(shè)定部分，該設(shè)定部分用于設(shè)定MOSFET Q1和MOSFET Q2的漏極與源極之間的電壓的變化率。接下來在后文中描述電流“dI/dt”。
在圖8中，在電壓VU變化的同時，可以觀察到MOSFET Q1從截止到導(dǎo)通的狀態(tài)轉(zhuǎn)換處的漏極電流“dI/dt”的變化率。在電壓VU變化期間，因為鏡像效應(yīng)起到如前面討論的作用，信號HO在MOSFET Q1的閾電壓Vth周圍幾乎不變；然而，實際上其稍微改變。在閾電壓Vth周圍的變化率的稍微改變以及MOSFET Q1的互導(dǎo)，確定了MOSFET Q1的漏極電流“dI/dt”的變化率。信號HO在閾電壓Vth周圍的變化率的稍微改變可以由電阻R1或MOSFETQ1的柵極與源極之間的電容器C1確定。換言之，電阻R1或MOSFET Q1的互導(dǎo)的調(diào)整可以設(shè)定MOSFET Q1的漏極電流“dI/dt”的變化率。然而，因為電阻器R1用于設(shè)定電壓“dV/dt”的變化率，所以電容器C1或互導(dǎo)用于設(shè)定漏極電流“dI/dt”的變化率。
前面的描述提到的是MOSFET Q1的狀態(tài)從截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通的情況；然而，當(dāng)MOSFET Q1的狀態(tài)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止時，可以設(shè)定漏極電流的變化率“dI/dt”，即該情況下的變化率“dV/dt”可以通過調(diào)整電容器C1或互導(dǎo)進行設(shè)定。
可以對MOSFET Q2做出與上面討論的情況相似的設(shè)定，即Q2的“dI/dt”可以通過調(diào)整MOSFET Q2的電容器C2和互導(dǎo)進行設(shè)定。
如上所討論的，MOSFET Q1或MOSFET Q2的電容器C1、C2，或互導(dǎo)可以用作設(shè)定部分，該設(shè)定部分用于設(shè)定MOSFET Q1或MOSFET Q2的漏極電流的變化率“dI/dt”。
圖9說明了當(dāng)在圖6中所示的電路中t2接近于t3時電動機怎樣運行。更具體地，輸入信號HIN在“t”＝t2處從高電平轉(zhuǎn)換到低電平，且輸入信號LIN在“t”＝t3處從低電平轉(zhuǎn)換到高電平。由此圖9顯示了當(dāng)t2接近于t3時的運行，即當(dāng)輸出電壓LO開始上升時，輸出信號HO在“t”＝t2處開始下降，且在“t”＝t3處仍然是高于閾電壓Vth。在該情況下，如果MOSFET Q2在MOSFETQ1截止之前導(dǎo)通，那么流通電流從Q1流動到Q2，從而損壞這些MOSFET。
為防止這種流通電流的流動，用作設(shè)定部分的電阻器R1和R2之間的關(guān)系應(yīng)該被預(yù)先調(diào)整為R1＞＞R2，從而“t”＝t20可以出現(xiàn)在“t”＝t30之前。
“t”＝t2(此時輸入信號HIN從高電平改變到低電平)與“t”＝t3(此時輸入信號LIN從低電平改變到高電平)之間的時間間隔通常稱為空載時間(或死時間)。相對于通常在柵極驅(qū)動器11、MOSFET8和附近元件內(nèi)發(fā)生的延遲時間，該空載時間被預(yù)備得足夠長。然而，因為在空載時間持續(xù)很長的情況下驅(qū)動線圈不會受到激勵，使用在家用電器的風(fēng)扇中的電動機(其軸輸出功率在從20瓦特到50瓦特的范圍內(nèi))有時引起例如噪音和振動的麻煩。由此該空載時間應(yīng)該被最小化，從而應(yīng)該提前認(rèn)真研究電阻器R1、R2以及柵極電容器的電容的值。
圖10說明了當(dāng)MOSFET Q1本身的閾電壓Vth從Vth1提高到Vth2時的運行。在這種情況下，MOSFET Q1從導(dǎo)通到截止的延遲時間變得更短，且MOSFETQ2從截止到導(dǎo)通的延遲時間變得更長。所述準(zhǔn)備允許提出一種無刷直流電動機，該無刷直流電動機即使當(dāng)空載時間在圖6中所示的電路圖中極短時，即當(dāng)“t”＝t2(在“t”＝t2時輸入信號HIN從高電平改變到低電平)接近于“t”＝t3(在“t”＝t3時輸入信號LIN從低電平改變到高電平)時，也不用擔(dān)心在MOSFET Q1截止之前MOSFET Q2導(dǎo)通。
如上所討論的，本發(fā)明的無刷直流電動機包括電源模塊，該電源模塊通過借助模制樹脂將至少MOSFET和柵極驅(qū)動器集成為一個單元而形成；和包括電源模塊的驅(qū)動電路。裝入電源模塊、柵極驅(qū)動器、或MOSFET中的一個內(nèi)的設(shè)定部分可以設(shè)定MOSFET的電氣強度。前述結(jié)構(gòu)允許獲得可靠的無刷直流電動機，且該無刷直流電動機具有緊湊、重量輕、以及易于布線和安裝的特征。
實施例2下面參照圖11和12說明本發(fā)明的具有無刷直流電動機的電氣裝置。圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電氣裝置(空調(diào)器的室外單元)的結(jié)構(gòu)。
在圖11中，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的室外單元51被立在底板52上的隔離板54分成壓縮機室56和熱交換器室59。壓縮機55放置在室56內(nèi)。熱交換器57和鼓風(fēng)機電動機58放置在室59內(nèi)。承載電子元件的盒子60放置在隔離板54之上。
風(fēng)扇電動機58由實施例1中說明的無刷直流電動機1，以及安裝在電動機轉(zhuǎn)軸上的鼓風(fēng)機形成，且風(fēng)扇電動機58被供給了來自容納在盒子60內(nèi)的電源53的高直流電壓Vdc和控制電壓Vcc。風(fēng)扇電動機58的旋轉(zhuǎn)引起鼓風(fēng)機旋轉(zhuǎn)，這產(chǎn)生了用于冷卻熱交換器室59的風(fēng)。如實施例1中所討論的，因為無刷直流電動機包括裝入其內(nèi)的驅(qū)動電路，電動機1在尺寸上緊湊且易于布線和安裝，從而電動機1對例如空調(diào)器的電氣裝置的完善和成本降低有用。
圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電氣裝置(空調(diào)器的室外單元)的簡單電路圖。在圖12中，商用電源62向電源53供電，電源53包括整流器、平滑電容器、開關(guān)電源和其它元件。電源53向風(fēng)扇電動機58輸出高直流電壓Vdc和控制電壓Vcc。高直流電壓Vdc也供給到用于驅(qū)動壓縮機55的逆變器61。
逆變器61的接通和斷開引起在高直流電壓Vdc上疊加浪涌電流(沒有示出)，從而電壓可能超出裝入風(fēng)扇電動機58內(nèi)的MOSFET的耐電壓。然而，MOSFET本身具有雪崩電阻，該雪崩電阻大到足以經(jīng)受短時間內(nèi)的過電壓，從而MOSFET不會壞掉。由此可以實現(xiàn)可靠的風(fēng)扇電動機。
在該第二實施例中，空調(diào)器的室外單元作為電氣裝置的示例；但是，本發(fā)明可以應(yīng)用到使用在空調(diào)器的室內(nèi)單元中的鼓風(fēng)機以及室內(nèi)單元本身，且具有與室外單元的優(yōu)點相似的優(yōu)點。
工業(yè)上的可應(yīng)用性本發(fā)明的無刷直流電動機包括定子組件，該定子組件包括用于多相的驅(qū)動線圈；轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件具有永磁體；和內(nèi)置的印刷配線板(PWB)，該印刷配線板具有安裝在其上的用于激勵所述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路包括給驅(qū)動線圈供電的MOSFET，控制MOSFET的柵極驅(qū)動器，和前置驅(qū)動器，該前置驅(qū)動器將PWM信號供給到柵極驅(qū)動器。該PWB具有安裝在其上的電源模塊，且電源模塊通過借助模制樹脂使至少MOSFET和柵極驅(qū)動器成為一體而形成。電源模塊包括在其內(nèi)或在柵極驅(qū)動器內(nèi)或在MOSFET內(nèi)的設(shè)定部分，該設(shè)定部分用于設(shè)定MOSFET的電氣強度。本發(fā)明進一步包括具有該無刷直流電動機的電氣裝置。上面討論的結(jié)構(gòu)使電動機可靠、尺寸上緊湊、重量輕，并使得電動機易于安裝和布線。該結(jié)構(gòu)也可以提供使用該無刷直流電動機的電氣裝置。
權(quán)利要求
1.一種無刷直流電動機，包括定子組件，所述定子組件具有用于多相的驅(qū)動線圈；轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件具有永磁體；和印刷配線板(PWB)，所述印刷配線板裝入電動機內(nèi)并具有用于驅(qū)動所述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電路，其中所述驅(qū)動電路包括(a)MOSFET，所述MOSFET用于給驅(qū)動線圈供電；(b)柵極驅(qū)動器，所述柵極驅(qū)動器用于控制MOSFET；和(c)前置驅(qū)動器，所述前置驅(qū)動器用于將PWM信號供給到柵極驅(qū)動器，其中所述PWB包括電源模塊，所述電源模塊通過用模制樹脂使MOSFET和柵極驅(qū)動器成為一體而形成，且所述電源模塊包括在電源模塊、柵極驅(qū)動器、和MOSFET中的一個內(nèi)的設(shè)定部分，所述設(shè)定部分用于設(shè)定MOSFET的電氣強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述PWB進一步包括所述前置驅(qū)動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述設(shè)定部分包括電阻器和電容器中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述驅(qū)動電路進一步包括磁性傳感器，所述磁性傳感器用于傳感所述永磁體的磁極位置，且所述磁性傳感器被設(shè)置到PWB上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，進一步包括金屬托架，其中所述電源模塊通過高導(dǎo)熱性樹脂將熱散到所述托架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無刷直流電動機，其中所述高導(dǎo)熱性樹脂是硅基樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述電源模塊通過用焊線將MOSFET連接到柵極驅(qū)動器且然后用環(huán)氧樹脂密封而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述設(shè)定部分將MOSFET的漏極與源極之間的電壓的變化率設(shè)定為預(yù)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述設(shè)定部分將MOSFET的漏極電流變化率設(shè)定為預(yù)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述設(shè)定部分將MOSFET的導(dǎo)通/截止延遲時間設(shè)定為預(yù)定值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無刷直流電動機，其中所述設(shè)定部分進一步將MOSFET的柵極的閾電壓設(shè)定為預(yù)定值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機，其中所述MOSFET具有給定的雪崩電阻。
13.一種電氣裝置，所述電氣裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電動機。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣裝置，所述電氣裝置是空調(diào)器，且所述無刷直流電動機是風(fēng)扇電動機。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電氣裝置，進一步包括電源和除了無刷直流電動機以外的另一裝置，其中所述電動機和所述另一裝置中的兩個連接到電源上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電氣裝置，其中所述電氣裝置是空調(diào)器的室外單元，所述無刷直流電動機是風(fēng)扇電動機，且所述另一裝置是壓縮機。
全文摘要
一種無刷直流電動機，包括定子組件，所述定子組件具有用于多相的驅(qū)動線圈；轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件具有永磁體；和內(nèi)置的印刷配線板(PWB)，所述印刷配線板具有用于激勵所述驅(qū)動線圈的驅(qū)動電路。所述驅(qū)動電路包括MOSFET，所述MOSFET用于給驅(qū)動線圈供電；柵極驅(qū)動器，所述柵極驅(qū)動器用于控制MOSFET；和前置驅(qū)動器，所述前置驅(qū)動器用于將PWM信號供給到柵極驅(qū)動器。所述PWB包括電源模塊，所述電源模塊通過借助模制樹脂使MOSFET和柵極驅(qū)動器成為一體而形成。所述電源模塊包括設(shè)定部分，所述設(shè)定部分用于設(shè)定MOSFET的電氣強度。
文檔編號H02M1/00GK1989680SQ200680000300
公開日2007年6月27日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者坪內(nèi)俊樹, 杉浦賢治, 野田英孝 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社