JP2007267568A - モールド電動機及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】長期の使用や周囲の温度環境変化においても放熱の効果が損なわれず、信頼性が高いモールド電動機を提供することを目的とする。
【解決手段】複数枚の電磁鋼板を積層して構成され、複数のスロットを有する固定子鉄心１と、スロットに取り付けられる絶縁部材８と、この絶縁部材８が施されたスロット内に巻回される巻線２と、絶縁部材８の軸方向一端部に装着され、モールド電動機２０を駆動する駆動素子７を実装した基板５とを有する基板装着後の固定子と、駆動素子７から離れた位置に設けられ、駆動素子７の熱を放熱させる放熱板６と、基板装着後の固定子と、放熱板６とを一体に樹脂成形するモールド樹脂３とを備え、樹脂成形後の放熱板６は、駆動素子７との間にモールド樹脂３が介在し、放熱板６の反駆動素子側の面は、モールド樹脂３内に埋設されるか又は一部が外部に露出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、モールド電動機及びそれを用いた空気調和機に関するもので、詳しくは、モールド固定子に組み込まれる基板に実装される駆動素子の放熱に関する。

安定した特性を実現し、高効率で熱放散を行うことができるモールドモータを提供するために、モータは、固定子を備えており、固定子は鉄心をプレモールドして絶縁した後、複数の固定子巻線を支持片に巻回した構成である。固定子の上面には、配線基板が配置されている。この配線基板には、固定子巻線に駆動電流を供給するための回路素子が搭載されている。このような固定子及び配線基板が電気絶縁性の樹脂材料でモールドされる。ヒートシンクを有する回路素子が設けられた配線基板及びプレモールドされた固定子をモールドする際に、配線基板に搭載された回路素子の上面を含む範囲で凹所が形成される。凹所にモータ本体の外方に露出した熱伝導性の良好な材料からなる放熱部材が装着されるモールドモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１８２２５５号公報

上記特許文献１に記載されたモールドモータは、放熱部材を回路素子の側面とモールド樹脂で囲まれた溝に圧入または接着するため、放熱部材と回路素子との密着性が良いということであるが、モールドモータの長期使用や周囲温度環境などにより、モールド樹脂の劣化収縮などにより、モールド樹脂の変形が起きたときに放熱部材と回路素子の密着性が悪くなり、隙間として空気層が生じ、放熱の効果が得られないという課題がある。

また、同じように長期の使用や周囲温度環境などによりモールド樹脂の変形が発生し、モールド樹脂と放熱部材との間で隙間が生じて、水分が侵入し、回路短絡などが発生し故障するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、長期の使用や周囲の温度環境変化においても放熱の効果が損なわれず、信頼性が高いモールド電動機及びそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

この発明に係るモールド電動機は、複数枚の電磁鋼板を積層して構成され、複数のスロットを有する固定子鉄心と、スロットに取り付けられる絶縁部材と、この絶縁部材が施されたスロット内に巻回される巻線と、絶縁部材の軸方向一端部に装着され、モールド電動機を駆動する駆動素子を実装した基板とを有する基板装着後の固定子と、駆動素子から離れた位置に設けられ、駆動素子の熱を放熱させる放熱板と、基板装着後の固定子と、放熱板とを一体に樹脂成形するモールド樹脂とを備え、樹脂成形後の放熱板は、駆動素子との間にモールド樹脂が介在し、放熱板の反駆動素子側の面は、モールド樹脂内に埋設されるか又は一部が外部に露出することを特徴とする。

この発明に係るモールド電動機は、上記構成により、長期の使用や周囲の温度環境変化においても放熱の効果が損なわれず、信頼性が高いものが得られる。

実施の形態１．
図１乃至図３は実施の形態１を示す図で、図１はモールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図、図２は巻線後の固定子９に基板５を装着する前の状態を示す斜視図、図３は基板装着後の固定子１０を示す斜視図である。

図１に示すモールド電動機２０は、モールド固定子１５と、このモールド固定子１５の内部に挿入される回転子４と、この回転子４をモールド固定子１５内部に保持するブラケット１１とを有する。

モールド固定子１５は、先ず、複数枚の電磁鋼板を積層して構成される固定子鉄心１の複数のスロット（図示せず）に絶縁部材８が取り付けられ、絶縁部材８が施されたスロット内に巻線２が巻回される。この状態を、この明細書では、巻線後の固定子と呼ぶ。巻線後の固定子については、後述する。

モールド電動機２０を駆動するための駆動素子７を実装した基板５を、巻線後の固定子の一方の軸方向端部（図１では、反ブラケット側の端部）に装着する。この状態を、この明細書では、基板装着後の固定子と呼ぶ。基板装着後の固定子については、後述する。

基板装着後の固定子の駆動素子７の近傍に、駆動素子７から所定距離空けて、駆動素子７の熱を放熱させる放熱板６を、図示しない別部品により基板装着後の固定子に固定して配置する。放熱板６は、例えば、アルミニウムや銅などの金属で構成する。

この状態で、樹脂成形用の金型に、放熱板６が固定された基板装着後の固定子をセットし、モールド樹脂３により樹脂成形を行いモールド固定子１５となる。モールド樹脂３には、例えば、熱硬化性樹脂であるＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：塊状成形材料）が使用される。

回転子４は、例えば、略円筒形の回転子マグネット１６が軸１３に嵌合し、回転子マグネット１６の軸方向の両側に軸受１２が設けられている。

回転子４を、モールド固定子１５の内部に反基板５側から挿入し、最後にブラケット１１をモールド固定子１５に固定して、モールド電動機２０が完成する。

図２は巻線後の固定子９に基板５を装着する前の状態を示す斜視図である。固定子鉄心１のスロット（図示せず）に絶縁部材８を取り付け、絶縁部材８が施されたスロットに巻線２が巻回されて、巻線後の固定子９となる。

絶縁部材８の軸方向端部には、固定子鉄心１の外周面に沿うように突起８ａが設けられている。この絶縁部材８の突起８ａを用いて、基板５を巻線後の固定子９に固定する。基板５は略円板形状で、モールド電動機２０を駆動する駆動素子７が実装されている。

図３は基板装着後の固定子１０を示す斜視図である。駆動素子７が実装された基板５を巻線後の固定子９に固定して、基板装着後の固定子１０とする。そして、基板装着後の固定子１０の駆動素子７の近傍に、駆動素子７から所定距離空けて、駆動素子７の熱を放熱させる放熱板６を、図示しない別部品により基板装着後の固定子１０に固定して配置する。

この状態で、樹脂成形用の金型に、放熱板６が固定された基板装着後の固定子１０をセットし、樹脂成形を行いモールド固定子１５となる。

本実施の形態のモールド電動機２０の特徴は、基板５に実装された駆動素子７の放熱を行う放熱板６の取り付け方にある。放熱板６は、駆動素子７の近傍に駆動素子７から所定距離空けて配置され、駆動素子７と放熱板６との間には、モールド樹脂３が介在し、放熱板６は駆動素子７に接触しない。また、放熱板６はモールド樹脂３内に埋設されている。この構成により、以下に示す効果がある。

放熱板６と駆動素子７との間にモールド樹脂３が介在し、かつ放熱板６はモールド樹脂３内に埋設されているので、水分や塩分がモールド樹脂３の外殻から浸入しないため、基板５や駆動素子７等の電子部品の錆や腐食の発生を防止することが出来、信頼性の高い長寿命のモールド電動機２０を提供することができる。

放熱板６が電磁的又は電気的ノイズの侵入を防ぐため高信頼性のモールド電動機２０を提供することができる。

放熱板６がモールド樹脂３内に埋設されているので、放熱板６自身の腐食を抑制できる効果もある。

実施の形態２．
図４は実施の形態２を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。

実施の形態１と異なる点は、放熱板６の面積（基板５に平行な面の面積）を、駆動素子７の放熱板６に対向する面の面積より大きくしている点である。その他は図１と同じである。従って、モールド電動機２０の構成については、説明を省略する。

実施の形態２のモールド電動機２０は、放熱板６の面積を駆動素子７の面積より大きくすることにより、駆動素子７の面積以上の外周側のモールド樹脂３へ放出された熱を奪い取り、蓄熱することで効果的な放熱が可能となり、高信頼性のモールド電動機２０が得られる。

また、放熱板６の面積を、駆動素子７の面積より大きく、例えば、基板５の面積に近い面積に拡大すれば、駆動素子７以外の電子部品の放熱を行うことができ、高信頼性のモールド電動機２０が得られる。

実施の形態３．
図５は実施の形態３を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。

実施の形態１と異なる点は、放熱板６が駆動素子７に対向する部位より、モールド固定子１５の径方向外側にずれて配置されている点である。但し、径方向外側に限定されるものではない。その他は図１と同じである。従って、モールド電動機２０の構成については、説明を省略する。

実施の形態３のモールド電動機２０は、放熱板６が駆動素子７に対向する部位より、径方向外側にずれて配置されているので、例えば、軸受１２や基板５に実装される電子部品で、高温になってはならない温度上昇禁止部品が有る場合、その温度上昇禁止部品から離れた位置に放熱板６を配置することで、駆動素子７からの熱を温度上昇禁止部品へ誘導せずに別な場所から外気に放熱することで、熱誘導の役割を果たし、高信頼性のモールド電動機２０が得られる。

実施の形態４．
図６は実施の形態４を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。

実施の形態１と異なる点は、放熱板６の反駆動素子側の一部の面が外部に露出している点である。その他は図１と同じである。従って、モールド電動機２０の構成については、説明を省略する。

放熱板６の反駆動素子側の一部の面が外部に露出することにより、図１のものより放熱板６からの放熱が改善される。それにより、駆動素子７の温度を下げることができる。

放熱板６の反駆動素子側の他の面は、モールド樹脂３で覆われ、放熱板６がモールド樹脂３内に固定される。

放熱板６とモールド樹脂３との隙間から水分が浸入する可能性はあるが、放熱板６と駆動素子７との間にモールド樹脂３が介在するので、駆動素子７に水分が浸入する恐れはない。

実施の形態５．
図７は実施の形態５を示す図で、空気調和機５０の構成図である。

空気調和機５０は、室内機５２と、室外機５３とを備える。室外機５３は送風機５４を有し、この送風機５４の電動機に実施の形態１乃至実施の形態４のいずれかのモールド電動機２０を使用する。図示はしないが、室内機５２も送風機を有し、この送風機の電動機にも実施の形態１乃至実施の形態４のいずれかのモールド電動機２０を使用する。

実施の形態１乃至実施の形態４のいずれかのモールド電動機２０を、室外機５３の送風機５４及び室内機５２の送風機の電動機に使用することで、信頼性の高い空気調和機が得られる。

実施の形態１を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。 実施の形態１を示す図で、巻線後の固定子９に基板５を装着する前の状態を示す斜視図である。 実施の形態１を示す図で、基板装着後の固定子１０を示す斜視図である。 実施の形態２を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。 実施の形態３を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。 実施の形態４を示す図で、モールド電動機２０の軸中心に対して片側部分のみを示す縦断面図である。 実施の形態５を示す図で、空気調和機５０の構成図である。

符号の説明

１ 固定子鉄心、２ 巻線、３ モールド樹脂、４ 回転子、５ 基板、６ 放熱板、７ 駆動素子、８ 絶縁部材、８ａ 突起、９ 巻線後の固定子、１０ 基板装着後の固定子、１１ ブラケット、１２ 軸受、１３ 軸、１５ モールド固定子、１６ 回転子マグネット、２０ モールド電動機、５０ 空気調和機、５２ 室内機、５３ 室外機、５４ 送風機。

Claims (4)

1. 複数枚の電磁鋼板を積層して構成され、複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記スロットに取り付けられる絶縁部材と、この絶縁部材が施された前記スロット内に巻回される巻線と、前記絶縁部材の軸方向一端部に装着され、当該モールド電動機を駆動する駆動素子を実装した基板とを有する基板装着後の固定子と、
   前記駆動素子から離れた位置に設けられ、前記駆動素子の熱を放熱させる放熱板と、
   前記基板装着後の固定子と、前記放熱板とを一体に樹脂成形するモールド樹脂とを備え、
   樹脂成形後の前記放熱板は、前記駆動素子との間に前記モールド樹脂が介在し、該放熱板の反駆動素子側の面は、前記モールド樹脂内に埋設されるか又は一部が外部に露出することを特徴とするモールド電動機。
2. 前記放熱板の前記基板に平行な面の面積を、前記駆動素子の前記放熱板に対向する面の面積より大きくしたことを特徴とする請求項１記載のモールド電動機。
3. 前記放熱板が前記駆動素子に対向する部位より、前記基板装着後の固定子の径方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項１記載のモールド電動機。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモールド電動機を送風機に搭載したことを特徴とする空気調和機。

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