JP2007143205A - 放熱板付きファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内部コイルの発熱によるモータ内部温度上昇を抑え, モータ内部の軸受け、電子部品の信頼性を向上させると共にコイル自身の温度を下げる放熱板機構を備えたファンモータを提供する。
【解決手段】軸受け７を内包し、周囲にヨーク３を嵌挿させたメタルハウジング９に基板１２，放熱板１１，下ヨーク４およびコイル１３の順で嵌挿させられる。コイル１３から発する熱は、メタルハウジング９を介して放熱板１１に伝達される。また、熱の一部は下ヨーク４を介して放熱板１１に伝達され外部に導かれるので、効率的にコイル１３の熱を発散できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルから発する熱を外部に排出する放熱板を設けたファンモータに関する。

モータ出力を大きくとるためモータの入力を高くした場合、コイルで発生する熱量が増加するが、従来は効果的に外部に排出する機構が設けられていない。そのため、コイルの内側にある軸受や電子部品が高温になり、信頼性に問題が生ずることがあった。
また、コイルで発生する熱でコイル自体が高温になり耐熱性からも問題があった。

図６，図７は上記従来のファンモータの一例を説明するための図である。
基部１０にメタルハウジング９が固定され、メタルハウジング９の外周にコイル１３が取り付けられている。ヨーク３はコイル１３の上面および外周面に配置されている。基部１０とメタルハウジング９の接合部付近に基板１７が嵌合され、基板１７の上面に接するように下ヨーク４が配置され、その上にコイル１３が搭載されている。有底円筒形状のロータ１の内壁にヨーク２およびマグネット５が取り付けられ、ロータ１の中央に固定されたシャフト６は、メタルハウジング９内の軸受け７に回転可能に嵌挿されている。
コイルに流れる電流により発生した熱は、図７に示すようにメタルハウジング９や下ヨーク４を伝って一部は直接外気へ、他の一部は外部空気に接している紙エポキシ製の基板１７から外部に放出される。しかしながら、主な放熱媒体と考えられる基板１７が熱伝導の良くない紙エポキシ製であるため効率的に外部に放熱することはできなかった。

一方、モータより発する熱を放出する機構を取り付けたモータ装置に注目すると、関連する技術として特許文献１，２および３が提案されている。
特許文献１は、直流ブラシレスモータの駆動ＩＣをステータから露出させ、放熱板を取り付けたもので、駆動ＩＣ（電子部品）に対する冷却の構造を開示するものである。
また、特許文献２のファン構造は、発熱する電子部品の基板の反対面に放熱膜を配置するもので、電子部品と放熱膜は基板のエッジ部に位置するように構成したものである。
特許文献３のブラシレスモータは、駆動回路を固定子の径方向であってコイルの外側に基板の電子部品実装面が前記固定子の端面と平行になるように配置して駆動回路の冷却性能を向上させたものを開示するものである。
特開２００２−２２３５５３号公報 特開２００４−３１９９４９号公報 特開２００５−１３０６５９号公報

しかしながら、特許文献１は、上述したように駆動ＩＣ自体を直接放熱板で冷却するものであり、特許文献２は、基板に搭載された電子部品の放熱を行うため放熱膜を基板のエッジなどに設けたものであり、特許文献３は、配置構造によって駆動回路を冷却するようにしたものであり、いずれの提案もコイルから発する熱に対して特別の冷却機構を設けているものではない。

本発明は上記状況に鑑み成したもので、その目的は、モータ内部コイルの発熱によるモータ内部温度上昇を抑え, モータ内部の軸受け、電子部品の信頼性を向上させると共にコイル自身の温度を下げる放熱板機構を備えたファンモータを提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は、外周にコイルが嵌合され、内部に軸受けを取付けるための略円筒形メタルハウジングを有するファンモータにおいて、前記コイル下部に配置されたヨークと基板との間に放熱のための非磁性体金属板を挟み込み、前記コイルから発する熱を前記メタルハウジングおよびヨークを介して前記非磁性体金属板に伝導させモータ外部に排出することを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記非磁性体金属板は、円形または矩形形状であり、その周囲面は凹凸状のフィンを形成したことを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において前記非磁性体金属板の周縁は、前記基板の周縁より外側に突出させたことを特徴とする

上記構成によれば、ファンモータの発熱を外部に効率的に排出できモータ内部温度上昇を抑えることにより従来より高出力のモータを提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による放熱板付きファンモータの実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態におけるロータ１，ヨーク２，３，下ヨーク４，マグネット５，シャフト６，軸受け７，軸受板８，メタルハウジング９および基部１０は図６の構成と異なるところはない。
基板１２の上に放熱板１１を搭載し、下ヨーク４に対し放熱板１１を接触させた構成を採用している。

図２にファンモータの中心部付近の部品の分解斜視図を示す。
基板１２は円形であり、その裏面にはモータ駆動回路の半導体素子や他の電子素子（図示されていない）が実装されている。基板１２の上に円板薄型形状の放熱板１１が搭載され、さらにその上に円板形状でツメ部４ｂを有する下ヨーク４が搭載される。メタルハウジング９は円筒形状で、小径部９ａと大径部９ｂを有している。メタルハウジング９の小径部９ａは上記下ヨーク４，放熱板１１および基板１２の貫通孔４ａ，１１ａおよび１２ａに嵌合させられている。放熱板１１の外径は基板１２の外径と略同じである。コイル１３はメタルハウジング９の大径部９ｂの外周に嵌合させられている。
コイル１３で発生する熱は、コイル内周面からメタルハウジング９に伝達させる。メタルハウジング９に伝達した熱はその外周面９ａから放熱板１１の貫通孔１１ａ内壁を介して放熱板１１に伝達される。また、コイル１３で発生する熱の一部は、コイル下面から下ヨーク４を介して放熱板１１に伝達される。

図３にコイルで発生した熱の放熱の経路を示す。
コイル１３に発生した熱は上記のように放熱板１１に伝達され、放熱板１１の空気に接している上面１１ｂおよび周面１１ｃより放熱される。放熱板１１の材質は、非磁性体の銅やアルミニュウムのような熱伝導良好な材質が用いられ、さらに、メタルハウジング９も熱伝導のよい材質が使用される。

図４は、放熱板の他の実施の形態を示す部分断面図である。
基板１２の上に配置される放熱板１４の外径を基板１２の周縁より１４ａに示すように外側に突出させ、空気に接する放熱板１４の面積を増大させることにより、より高い放熱性能を得ることができる。
図５は、放熱板周縁にフィン１５ａを設けた例を示す図である。
円形状の放熱板１５の外周面は矩形凹凸に形成され、外周面の空気に接する面を増大させることにより、さらに放熱量を増加させることができる。

上記実施の形態では放熱板を円形金属薄板の例を説明したが、円形に限ることはなく矩形形状またはその他の形状であっても良い。また、外周面に矩形凹凸形状のフィンを設けている例を示しているが、フィンの形状は三角形状，曲線形状などでも良い。

本発明の構成により放熱板が存在しない従来システムより、コイル温度上昇を抑えることが確認された。一例として、放熱板に銅を用いた場合、放熱板がないモータと比較してコイル温度上昇を４℃抑えることができた。また、コイル温度上昇抑制効果によって、モータの入力をさらに高めることができ、ファンの性能アップが可能となった。

設置占有領域が比較的小さくて高出力を得ることができるモータファンで、小形装置や高出力デバイスに適用できる。

本発明による放熱板付きファンモータの実施の形態を示す断面図である。 図１の放熱板付近の詳細を示す分解斜視図である。 図１の放熱板付きファンモータの放熱の経路を説明するための図である。 放熱板の他の実施の形態を示す図である。 放熱板周縁にフィンを設けた例を示す図である。 従来のファンモータの一例を示す断面図である。 図６のファンモータの放熱の経路を説明するための図である。

符号の説明

１ ロータ
２，３ ヨーク
４ 下ヨーク
５ マグネット
６ シャフト
７ 軸受け
８ 軸受板
９ メタルハウジング
１０ 基部
１１，１４，１５ 放熱板
１２ 基板

Claims (3)

1. 外周にコイルが嵌合され、内部に軸受けを取付けるための略円筒形メタルハウジングを有するファンモータにおいて、
   前記コイル下部に配置されたヨークと基板との間に放熱のための非磁性体金属板を挟み込み、前記コイルから発する熱を前記メタルハウジングおよびヨークを介して前記非磁性体金属板に伝導させモータ外部に排出することを特徴とする放熱板付きファンモータ。
2. 前記非磁性体金属板は、円形または矩形形状であり、その周囲面は凹凸状のフィンを形成したことを特徴とする請求項１記載の放熱板付きファンモータ。
3. 前記非磁性体金属板の周縁は、前記基板の周縁より外側に突出させたことを特徴とする請求項１または２記載の放熱板付きファンモータ。

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