車輛用鼓風機和空氣調節器的製作方法

2023-07-01 20:22:21 4

專利名稱：車輛用鼓風機和空氣調節器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種由電機驅動風扇的鼓風機，和一種使用該鼓風機的車 輛用空氣調節器。
背景技術：
在傳統的車輛空氣調節器中，用於控制電機轉速的電機控制裝置和散 熱件定位在吹氣通路中，從而使得電機控制裝置產生的熱量經散熱件輻射 到吹氣通路中的空氣中。在該情況下，當電機控制裝置產生的熱量大時散 熱件的熱輻射片需要被增加。然而，當散熱件的熱輻射片的尺寸變得更大 時，吹氣量會被減少或吹氣噪聲會增加。專利文獻JP-A-2004-140893提出一種電機控制器，其中，電機控制裝 置產生的熱量擴散到電機的軛(yokeofamotor)。在該情況下，因為冷卻 電機控制裝置的冷卻能力通常較小，因此當電機控制裝置操作時產生大量 熱量時，它就難以被使用。發明內容鑑於前述問題，本發明的一個目的是有效地冷卻電機控制裝置，並且 即使當電機控制裝置熱產生量很大時散熱件的散熱片也不增加。本發明的另一目的是提供一種車輛用鼓風機和空氣調節器，其中在散 熱件被定位成將電機控制裝置的熱量輻射到空氣通路中流動的空氣的結 構中，電機控制裝置和散熱件中的至少一個熱連接到電機的軛。根據本發明的一個方面，車輛用鼓風機或空氣調節器包括殼體，所 述殼體用於限定空氣通路，空氣通過該空氣通路吹進室中；風扇，所述風 扇位於殼體中以便在殼體中產生空氣流；用於驅動風扇的電機；用於控制 電機轉速的電機控制裝置；和散熱件，所述散熱件被定位成將電機控制裝置的熱量輻射到空氣通路中流動的空氣。在該空氣調節器中，所述散熱件 具有暴露到空氣通路中的散熱片，並且電機控制裝置和散熱件中的至少一 個熱連接到電機的軛。因此，電機控制裝置產生的熱量能夠傳遞和擴散到 軛，同時經散熱片被輻射到空氣通路中的空氣。結果，即使當散熱件的散 熱片的尺寸製得很小時，電機控制裝置中產生的熱量也能夠有效地輻射。殼體中可具有從空氣通路分支出來的電機冷卻空氣通路部分，所述電 機冷卻空氣通路部分可被設置成使得風扇吹送的空氣的一部分通過軛的 外周側被引導進電機的內部。在該情況下，電機控制裝置和散熱件可定位 在電機冷卻空氣通路部分中。因此，也可通過使用電機冷卻空氣通路部分 中的空氣來冷卻電機控制裝置，因此即使當散熱片的尺寸減小時，也能進 一步地增加電機控制裝置的熱輻射性能。散熱件可附接到在堆疊方向上與散熱件堆疊的軛的外周表面上。在該 情況下，散熱件在設定方向上具有尺寸，所述設定方向垂直於堆疊方向和 電機的旋轉軸線，並且散熱件在設定方向上的尺寸等於或小於軛的直徑。此外，散熱件可附接到軛上以便固定到軛上，並且電機控制裝置可附 接到散熱件上以便固定到散熱件上。在該情況下，電機控制裝置可在比空 氣通路更靠近軛的位置處被固定到散熱件上，或可在比軛更靠近空氣通路 的位置處被固定到散熱件上。熱導片可被結合到散熱件上。在該情況下，熱導片可由熱導率大於散 熱件的熱導率的材料製成，並且熱導片可被附接成從電機控制裝置向散熱 件的散熱片傳遞熱量。散熱件可具有另一種散熱片，該另一種散熱片被定位成暴露到電機冷 卻空氣通路部分中。在該情況下，另一種散熱片可包括彼此平行布置的一 對平板，並且電機控制裝置可位於一對平板之間。可選地，散熱件可包括具有暴露到空氣通路中的散熱片的第一板和從 第一板彎曲以便接觸軛的第二板。在該情況下，電機控制裝置可附接到散 熱件的第二板，或可附接到散熱件的第一板。此外，熱導片可附接到散熱 件上以便延伸到散熱件的第一板和第二板。在該情況下，電機控制裝置可 經熱導片附接到散熱件的第一板和第二板中的一個上。


當結合附圖，根據下面的優選實施例的詳細說明，本發明的其它目的 和優點將變得更顯然。圖l是顯示本發明的第一實施例的車輛空氣調節器用鼓風機的部分剖視圖；圖2是顯示圖1中的鼓風機的散熱件的立體圖；圖3是顯示本發明的第二實施例的車輛空氣調節器用鼓風機的部分剖 視圖；圖4是顯示本發明的第三實施例的車輛空氣調節器用鼓風機的部分剖 視圖；圖5是顯示本發明的第四實施例的車輛空氣調節器用鼓風機的電機和散熱件的底視圖；圖6是顯示圖5中的鼓風機的散熱件的立體圖；圖7是根據第四實施例的、散熱件的寬度W與驅動用半導體晶片的溫 度之間的關係圖。
具體實施方式
(第一實施例)下面將參考圖1和圖2來說明本發明的第一實施例。在第一實施例中， 圖l的鼓風機典型地用於車輛空氣調節器。車輛空氣調節器包括用於吹氣的鼓風機和用於冷卻和/或加熱鼓風機 吹來的空氣的空氣調節單元。空氣調節單元的被調節的空氣被吹到車輛的 乘客室中。鼓風機通常位於前乘客座椅側，該前乘客座椅側靠近儀錶板下 方的駕駛員座椅，儀錶板位於乘客室的前部。鼓風機包括殼體l，該殼體l由樹脂製成以便形成空氣通路la，空氣通 過該空氣通路la吹進乘客室。用於在空氣通路la中產生空氣流的風扇2位 於風扇殼體l中。風扇2例如可由樹脂製成。風扇2包括圍繞旋轉軸線的多 個葉片，並被電機3驅動旋轉。在第一實施例中，風扇2是離心多板風扇 (centrifugal multi-plate fan),其中空氣從軸向吸入並徑向地朝外吹 出。風扇殼體l的下遊側連接到空氣調節單元(未顯示)的上遊部分。空 氣調節單元包括用於冷卻空氣的蒸發器、用於加熱來自蒸發器的空氣的加 熱器、和位於它的下遊側的空氣出口部分。因此，風扇2吹的空氣通過蒸 發器和加熱器芯，從而能夠實現被調節的空氣具有設定溫度。然後，被調 節的空氣通過空氣出口部分的排出口被吹進乘客室。樹脂蓋4在風扇殼體1的一端側被結合到開口部分，樹脂制電機殼5連 接到樹脂蓋4。電機殼5中具有電機冷卻空氣通路部分5a，風扇2吹的空氣 的一部分通過電機冷卻空氣通路部分5a被引導到電機3。 g卩，電機冷卻空 氣通路部分5a是從空氣通路la分支出來的，使得空氣通路la的一部分空氣 流進電機冷卻空氣通路部分5a。電機冷卻空氣通路部分5a是從空氣通路la分支出來的，並形成為使得 被吹動的空氣的一部分經電機3的軛31的外周邊側流進電機3的內部。被引 導到電機冷卻空氣通路部分5a的吹動的空氣經軛31的通孔32流進電機3的 內部，並在通過電機3 (軛31)的內部之後返回到空氣通路la。用於控制電機3的轉速的電機控制裝置6和用於將電機控制裝置6的熱 量輻射到空氣通路la中流動的空氣的散熱件7被定位在電機冷卻空氣通路 部分5a。電機控制裝置6和散熱件7通過螺釘被固定到軛31的外周側。電機控制裝置6包括驅動用半導體晶片61和基於空氣調節控制器 (ECU)輸出的指令信號來控制驅動用半導體晶片61的電機控制電路62。 驅動用半導體晶片61可包括用於供應和中斷施加到電機3的電流的功率晶 體管(power transistor)。散熱件7可由具有相對高的熱導率的熱導材料製成，例如鋁或銅。進 一步地，散熱件7包括第一板71和第二板72，第二板72從第一板71的末端 彎曲以便與第一板71的表面大致垂直。第一板71在它的表面處附接到軛31，從而使得第一板71的一個表面緊 緊地接觸軛31的一個表面。進一步地，電機控制裝置6的半導體晶片61的 一個表面緊緊地附接到第一板71的另一表面。第二板72被定位成與蓋4的 蓋表面大致平行，並從蓋4中設置的開口部分41暴露到空氣通路la。多個 散熱片73形成在第二板72上。第二板72被定位成使得第二板72的散熱片73 從空氣通路la中的第二板72的開口部分41凸進空氣通路la中。在車輛空氣調節器中，當風扇2被電機3操作時，風扇2吹動的空氣通 過空氣通路la流進空氣調節單元。此時，風扇2吹動的一部分空氣被引導 進電機冷卻空氣通路5中，從而使得電機控制裝置6中產生的熱量被輻射到 弓I導進電機冷卻空氣通路部分5a中的空氣。電機控制裝置6產生的熱量經散熱件7的第一板71傳導到第二板72，並 從第二板72的散熱片73輻射到空氣通路la中的空氣中。此外，電機控制裝 置6產生的熱量被傳遞和擴散到要散熱的第一板71的軛31。電機控制裝置6產生的熱量不僅經散熱件7輻射到空氣通路la中的空 氣，而且輻射到電機冷卻空氣通路部分5a中的空氣和軛31。因此，能夠減 小散熱件7的散熱片73的尺寸。結果，當鼓風機吹空氣時能夠防止噪聲增 加，並且能夠防止鼓風機吹氣量的減少。進一步地，因為散熱件7的散熱片73的尺寸被減小，因此能夠容易地 防止第一散熱片73和風扇2之間的幹涉。因此，散熱件7能夠被縮小尺寸， 因此電機控制裝置6和散熱件7能夠容易地被布置在電機冷卻空氣通路部 分5a中。在上述第一實施例中，電機控制裝置6經散熱件7的第一板71在不同於 散熱件7的第二板72的散熱片73的位置處被附接到軛31。然而，電機控制 裝置6的附接位置不限於圖1顯示的位置，可以適當地變化。進一步地，在 圖1中，電機控制裝置6被布置成與電機3的軸向方向大致平行。然而，電 機控制裝置6可布置成在不同於散熱片73的位置處與電機3的軸向方向不 平行。此外，電機驅動裝置6還可通過使用除了螺釘8的其它裝置附接到散 熱件7，該其它裝置經散熱件7熱連接到軛31。(第二實施例)下面將參考圖3來說明本發明的第二實施例。在第二實施例中，電機 控制裝置6的位置、電機控制裝置6的固定方法和散熱件7的固定方法不同 於上述第一實施例。在第二實施例中，與上述第一實施例中的部件的功能 相同的部件用相同的參考標記表示，並省略其說明。在第二實施例中，如圖3所示，電機控制裝置6在與軛31隔離的位置處 被固定到散熱件7。即，電機控制裝置6在靠近散熱片73的位置處連接到散熱件7的第二板72。因此，電機控制裝置6產生的熱量能夠經散熱件7的散 熱片73被有效地被輻射到空氣通路la中的空氣中。甚至在第二實施例中， 電機控制裝置6能夠經散熱件7熱連接到軛31，因此不僅能夠將電機控制裝 置6產生的熱量輻射到空氣通路la和電機冷卻空氣通路部分5a的空氣中， 而且能夠經散熱件7將電機控制裝置6產生的熱量輻射到軛31。在第二實施例中，可通過使用具有良好熱導的粘性帶或雙面膠帶將電 機控制裝置6固定到散熱件7。進一步地，可通過使用具有良好熱導的粘性 帶或雙面膠帶將散熱件7固定到軛31。(第三實施例)下面將參考圖4來說明本發明的第三實施例。在第三實施例中，在鼓 風機的結構中增設了熱導片(熱量傳導片)9。與上述第一實施例中的部 件的功能相同的其它部件用相同的參考標記表示，並省略其說明。熱導片9由熱導率高於散熱件7的熱導材料製成，並且散熱件7緊緊地 結合到熱導片9。電機控制裝置6附接到熱導片9上以便緊緊地連接到熱導 片9上。因此，電機控制裝置6產生的熱量能夠經熱導片9被有效地傳遞到 具有散熱片73的第二板72上。結果，電機控制裝置6產生的熱量不僅能夠 經散熱片73更有效地輻射到空氣通路la的空氣中，而且能夠輻射到軛31。散熱件7和熱導片9可由相同的熱導材料或不同的熱導材料製成。例 如，在第三實施例中，散熱件7由鋁製成，熱導片9可由銅製成。在第三實施例中，螺釘8用於將電機控制裝置6固定到熱導片9上。然 而，可通過使用與上述第二實施例相似的、具有熱導性的粘結劑將電機控 制裝置6結合到熱導片9。熱導片9可結合到圖3的結構中的散熱件7。在散 熱件7的散熱片73暴露到空氣通路la的結構中，當位於電機冷卻空氣通路 部分5a中的電機控制裝置6熱連接到軛31時，鼓風機的其它結構可以適當 地變化。(第四實施例)下面將參考圖5 — 7來說明本發明的第四實施例。在第四實施例中，散 熱件7包括第一板71和第二板72。多個第一散熱片73設置在第二板72上以便暴露到空氣通路la中，並且一對第二散熱片74被設置成從第一板71和第 二板72凸進電機冷卻空氣通路部分5a中。兩個第二散熱片74彼此平行地布置，從而使得電機控制裝置6位於第 二散熱片74之間。第二散熱片74的表面被布置成與電機冷卻空氣通路部分 5a的空氣流動方向大致平行，因而減少電機冷卻空氣通路部分5a中的壓力 增加。在第四實施例中，因為電機控制裝置6產生的熱量也從第二散熱片74 被輻射到電機冷卻空氣通路部分5a中，因此散熱件7的熱輻射性能能夠進 一步增加。根據本申請的發明人的試驗，當如第四實施例那樣設置第二散熱片74 時，與設置單個第二散熱片74或大於兩個的多個第二散熱片74相比，電機 冷卻空氣通路部分5a的壓力損失能夠被減小。根據第四實施例，散熱件7 的熱輻射性能能夠被增加，同時能夠防止電機冷卻空氣通路部分5a的空氣 流量或空氣流速的降低。在圖5中，A表示散熱件7和軛31堆疊的堆疊方向，B表示電機3的軸線 方向，C表示與堆疊方向A和軸線方向B垂直的寬度方向(設定方向)。如圖 5所示，散熱件7在寬度方向C上具有寬度W，軛31具有直徑D。圖7是顯示散熱件7的寬度W與半導體晶片61的溫度(晶片溫度)之間 的關係圖。在圖7中，軛直徑D被設定成62mm，環境溫度大約5(TC。如圖7 所示，當散熱件7的寬度W等於或大於軛直徑D的2/3時，散熱件7的熱輻射 性能能夠大致為常數，因此半導體晶片61的溫度能夠被設定成大致的常數 值。根據本發明的第四實施例，通過將散熱件7在寬度方向C上的寬度W設 定成等於或小於軛直徑D，散熱件7的熱輻射性能能夠被保持，同時能夠有 效地減小散熱件7的尺寸。第四實施例的散熱件7的結構能夠適當地用於所述第一至第三實施例 中任一個的鼓風機。(其它實施例)儘管已經參考附圖、結合優選實施例全面地說明了本發明，但是請注意，對於本領域的熟練技術人員而言，各種變化和修改是顯而易見的。例如，在本發明的上述實施例中，散熱件7的一個表面附接到軛31上， 從而使得電機控制裝置6能夠經散熱件7被熱連接到軛31。然而，電機控制 裝置6的一個表面可直接附接到軛31上，從而使得電機控制裝置6能夠熱連 接到軛31，或者散熱件7和電機控制裝置6兩者都可以熱連接到軛31。在上述任何實施例中，當散熱件7被定位成將電機控制裝置6的熱量輻 射到空氣通路la中流動的空氣，並且散熱件7具有暴露到空氣通路la中的 散熱片73時，電機控制裝置6和散熱件7中的至少一個能夠熱連接到電機3 的軛31。在上述任何實施例中，散熱件7能夠附接到軛31的外周面上，軛31在 堆疊方向A上與散熱件7堆疊。在該情況下，散熱件7在與堆疊方向和電機3 的旋轉軸向垂直的寬度方向(設定方向)上具有寬度尺寸，散熱件7在堆 疊方向上的尺寸可等於或小於軛31的直徑D。散熱件7可附接到軛31上以便 固定到軛31上，電機控制裝置6可附接到散熱件7上以便固定到散熱件7上。 在該情況下，電機控制裝置6可在比空氣通路la更靠近軛31的位置處被固 定到散熱件7上。可選地，電機控制裝置6可在比軛31更靠近空氣通路la 的位置處被固定到散熱件7上。進一步地，熱導片9可附接到散熱件7上。在該情況下，熱導片9可由 熱導率大於散熱件7的熱導率的材料製成，並可附接成將電機控制裝置6的 熱量傳遞到散熱片73。在上述實施例中，具有第一和第二板71、 72的散熱件7大致以直角彎 曲。然而，散熱件7可根據風扇殼體1的形狀以不同於直角的角度彎曲。在上述實施例中，鼓風機典型地用於車輛空氣調節器。然而，鼓風機 也可用於其它的用於流動空氣的風筒(air duct)。因為這些變化在本發明的所附權利要求所限定的保護範圍內，因此這 些變化和修改是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於具有乘客室的車輛的空氣調節器，所述空氣調節器包括殼體(1)，所述殼體用於限定空氣通路(1a)，空氣通過該空氣通路(1a)吹進乘客室中；風扇(2)，所述風扇位於殼體中以便在殼體中產生空氣流；用於驅動風扇的電機(3)，所述電機具有軛(31)；用於控制電機轉速的電機控制裝置(6)；和散熱件(7)，所述散熱件被定位成將電機控制裝置的熱量輻射到空氣通路中流動的空氣，所述散熱件具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)，其中電機控制裝置和散熱件中的至少一個熱連接到電機的軛。
2. 如權利要求l所述的空氣調節器，其中殼體中具有從空氣通路分支出來的電機冷卻空氣通路部分(5a)，所 述電機冷卻空氣通路部分被設置成使得風扇吹送的空氣的一部分通過軛 的外周側被引導進電機的內部；並且電機控制裝置和散熱件定位在電機冷卻空氣通路部分中。
3. 如權利要求2所述的空氣調節器，其中散熱件附接到在堆疊方向(A)上與散熱件堆疊的軛的外周表面上； 散熱件在設定方向(C)上具有尺寸(W)，所述設定方向(C)垂直 於堆疊方向和電機的旋轉軸線；並且散熱件在設定方向上的尺寸(W)等於或小於軛的直徑(D)。
4. 如權利要求2所述的空氣調節器，其中 散熱件附接到軛上以便固定到軛上；並且 電機控制裝置附接到散熱件上以便固定到散熱件上。
5. 如權利要求4所述的空氣調節器，其中電機控制裝置在比空氣通路更靠近軛的位置處被固定到散熱件上。
6. 如權利要求4所述的空氣調節器，其中電機控制裝置在比軛更靠近空氣通路的位置處被固定到散熱件上。
7. 如權利要求5所述的空氣調節器，還包括-結合到散熱件上的熱導片(9)，其中，熱導片由熱導率大於散熱件的 熱導率的材料製成，並且熱導片被附接成將來自電機控制裝置的熱量傳遞 到散熱片。
8. 如權利要求2—7中任一項所述的空氣調節器，其中 散熱件具有另一種散熱片(74)，該另一種散熱片被定位成暴露到電機冷卻空氣通路部分中。
9. 如權利要求8所述的空氣調節器，其中 另一種散熱片包括彼此平行布置的一對平板(74);並且 電機控制裝置位於一對平板之間。
10. 如權利要求1一3中任一項所述的空氣調節器，其中 散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)的第一板(72)和從第一板彎曲以便接觸軛的第二板(71);並且電機控制裝置附接到散熱件的第二板。
11. 如權利要求1一3中任一項所述的空氣調節器，其中 散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)的第一板(72)和從第一板彎曲以便接觸軛的第二板(71);並且電機控制裝置附接到散熱件的第一板。
12. 如權利要求1一3中任一項所述的空氣調節器，其中散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)的第一板(72)和從第一板彎曲以便接觸軛的第二板(71);所述空氣調節器還包括熱導片(9)，所述熱導片附接到散熱件上以便 延伸到散熱件的第一板和第二板，其中電機控制裝置經熱導片被附接到散熱件的第一板和第二板中的 一個上。
13. —種鼓風機，包括殼體(1)，所述殼體用於限定空氣通路(la)，空氣通過該空氣通路 (la)吹進室中；風扇(2)，所述風扇位於殼體中以便在殼體中產生空氣流； 用於驅動風扇的電機(3)，所述電機具有軛； 用於控制電機轉速的電機控制裝置(6);和散熱件(7)，所述散熱件被定位成將電機控制裝置的熱量輻射到空氣通路中流動的空氣，所述散熱件具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)，其中電機控制裝置和散熱件中的至少一個熱連接到電機的軛。
14. 如權利要求13所述的鼓風機，其中殼體中具有從空氣通路分支出來的電機冷卻空氣通路部分(5a)，所 述電機冷卻空氣通路部分被設置成使得風扇吹送的空氣的一部分通過軛 的外周側被引導進電機的內部；並且電機控制裝置和散熱件定位在電機冷卻空氣通路部分中。
15. 如權利要求13或14所述的鼓風機，其中散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片的第一板(72)和從第一 板彎曲以便接觸軛的第二板(71);並且電機控制裝置(6)附接到散熱件的第二板。
16. 如權利要求13或14所述的鼓風機，其中散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片的第一板(72)和從第一 板彎曲以便接觸軛的第二板(71);並且電機控制裝置附接到散熱件的第一板。
17. 如權利要求13或14所述的鼓風機，其中散熱件包括具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)的第一板(72)和從第一板彎曲以便接觸軛的第二板(71);所述鼓風機還包括熱導片(9)，所述熱導片附接到散熱件上以便延伸 到散熱件的第一板和第二板，其中電機控制裝置經熱導片被附接到散熱件的第一板和第二板中的 一個上。
18. 如權利要求17所述的鼓風機，其中熱導片由不同於散熱件的材料製成。
19. 如權利要求14所述的鼓風機，其中散熱件具有另一種散熱片(74)，該另一種散熱片被設置在第二板(71) 上以便暴露到電機冷卻空氣通路部分中。
20. 如權利要求14所述的鼓風機，其中另一種散熱片包括彼此平行布置的一對平板(74);並且電機控制裝置位於一對平板之間。
全文摘要
本發明公開一種車輛用鼓風機和空氣調節器，其中鼓風機，包括殼體(1)，所述殼體用於限定空氣通路(1a)，空氣通過該空氣通路(1a)吹進室中；風扇(2)，所述風扇位於殼體中以便在殼體中產生空氣流；用於驅動風扇的電機(3)；用於控制電機轉速的電機控制裝置(6)；和散熱件(7)，所述散熱件被定位成將電機控制裝置的熱量輻射到空氣通路中流動的空氣。所述散熱件具有暴露到空氣通路中的散熱片(73)，並且電機控制裝置和散熱件中的至少一個熱連接到電機的軛。
文檔編號B60H1/00GK101256012SQ20071018655
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月12日 優先權日2007年2月26日
發明者市川幸太, 齋藤美由樹, 閏間直樹 申請人:株式會社電裝