JP2011166977A - モールドモータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路基板とコア、巻線からなるステータを一体としてモールドしたモータにおいて、モータの薄型化、小型化、高出力化を実現すると共に、信頼性の高いモールドモータを提供する。
【解決手段】巻線を施したステータコアと駆動回路を合成樹脂で一体にモールドしたモールドモータにおいて、コア・巻線と駆動回路の間に低熱伝導の層を設けることにより、モータ外部に冷却する構造や、モータ外部へ伝熱する構造を用いずに、駆動回路の電子部品の温度上昇を抑制し、製品の信頼性を向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は駆動回路をステータ、巻線と共に樹脂で一体モールドしたモータに関するものである。

家電機器の送風機駆動用等に使用されるモータはその使用環境の特性上、低騒音かつ低振動であることが強く要求されている。

この要求に応えるため、ステータコア及び巻線更に場合によっては電子部品が搭載された回路基板等を合成樹脂で一体に成形したモールドモータが提案され、現在ではこの種のモータが主流となっている。

また駆動回路を内蔵し、ステータと一体モールドした場合、空気よりも樹脂の方が熱伝導性が高いので、基板の発熱を樹脂全体に拡散することで、駆動回路自体の発熱を抑制することが可能である。

以下に図５を用いて従来のモールドモータについて説明する。
図５は駆動回路内臓の従来のモールドモータの断面図を示す。モールドモータの固定子はステータコア１に巻枠を介して巻線２を巻回し、ステータコア１の内周面を除いて合成樹脂材３で包囲するように一体成形して構成している。また駆動回路４は巻線２と軸受５ａの間に配し、ステータと共に合成樹脂材３で包囲するように一体成形され構成している。固定子のステータコア１の内周面よりも内側はロータ６を収納するために空間になっている。また、固定子の一方の端面にはロータ６を回転自在に支持するための軸受５ａを収納する軸受ハウジングが合成樹脂材３により一体成形されている。固定子のもう一方の端面は開口部となっており、ロータ６を挿入した後に軸受５ｂを収納した軸受け収納部を有する鋼板ブラケット１０により蓋をされる。ロータ６はロータコア８の外周に永久磁石７を配しており、ロータ６にはシャフト９が圧入され、シャフト９は軸受け５ａと５ｂを介して固定子に回転自在に支持されている。

以上の構成により、ステータコア１および巻線２に発生する振動がこれらを覆った合成樹脂３により抑制されるので、振動が少なく、静音性に優れたモータを提供できる。また、駆動回路を内蔵することで、基板の発熱を樹脂全体に拡散することで、駆動回路自体の発熱を抑制することを可能としている。

しかし、製品の小型化に伴い、駆動回路の電子部品も小型化、薄型化し、電子部品特にＩＣ部品の発熱が大きくなってきており、電子部品の性能低下や破壊の恐れがある。
また、高出力モータでステータ部分の発熱が大きい場合、ステータの熱が駆動回路に伝わり、十分な発熱防止効果が得られない場合があるため、駆動回路の電子部品の発熱を防止する様々な方法が検討されている。

特許文献１では、駆動回路の電子部品の内、最も発熱の大きいＩＣ素子に対し、表面と裏面に略コの字形をした金属製のヒートシンクで挟持する方法が提案されている。

特許文献２では、駆動回路の電子部品の内、最も発熱の大きいＩＣ素子に対し、ＩＣ素子の位置を固定子コアの外径から一部、または全部張り出しモータ外郭の表面積を増す方法が提案されている。

特開平８−２９８７６２号公報 特開平７−２８４２６０号公報

上述したように駆動回路の電子部品の発熱を防止する方法が主に最も発熱の大きいＩＣについて放熱や伝熱するという観点での方法が検討されている。

しかしながら、これまで検討されてきた放熱や伝熱する方法では、モータ外部の環境において冷却する構造や、モータ外部へ伝熱する構造を必要とし、モータ単体では発熱を防止できないという課題があった。

またＩＣ素子に対し、略コの字形をした金属製のヒートシンクで挟持する方法では、金属製のヒートシンクにより、基板・ＩＣが挟持されており、ヒートシンクを設置する際の応力による電子部品の信頼性の低下が考えられる。また、合成樹脂材で成形する際にもコの字形の内部に合成樹脂材が入ることにより、電子部品に応力をかけるという課題があった。

また、ＩＣ素子位置を固定子コアの外径から張り出す方法では、セット製品に組み込む際の形状に沿わないという課題があった。

上記、従来法の事情を鑑み、本発明の目的は、駆動回路の電子部品に直接応力をかける可能性のある電子部品の放熱という方法ではなく、電子部品の発熱の要因と考えられるステータの熱を遮断することで駆動回路の信頼性を確保すると共に、小型化・薄型化が求められるセット製品の形状に沿う高出力のモータを得る方法を提供することである。

本発明は、駆動回路基板とコア、巻線からなるステータを一体としてモールドしたモータにおいて、発熱源である駆動回路基板とコア・巻線との間に熱伝導率の低い断熱層を設けることにより、コア・巻線から電子部品へ熱が伝わることを防ぎ、電子部品の温度上昇を避けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は、上記熱伝導率の低い断熱層として空気層を設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は、上記熱伝導率の低い断熱層として発熱が大きい巻線部の基板側にモールド樹脂よりも低熱伝導のワニス、更に巻線の放熱を促すため反対側の巻線にモールド樹脂よりも高熱伝導ワニスを設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は、モールド樹脂より低熱伝導のワニスとして、モールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となるワニス、また、モールド樹脂より高熱伝導のワニスとして、モールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、１．２以上の熱伝導率となるワニスを設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は熱伝導率の低い断熱層として基板を支えるインシュレータ部に断熱材料を設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は上記インシュレータ部に設ける断熱材料としてモールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となる断熱材料を設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は、熱伝導率の低い断熱層として基板のコア側に断熱樹脂層を設けることを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は上記断熱樹脂層として、断熱材料としてモールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となる断熱樹脂材料を駆動基板に塗布し一体成形することを特徴とするモールドモータである。
また、本発明は、上記記載の断熱層と、コア・巻線・駆動回路の放熱構造を併せ持つことを特徴とするモールドモータである。
上記構成により、本発明のモールドモータはモータ外部に冷却する構造や、モータ外部へ伝熱する構造を必要とせず、モータ単体において、駆動回路の電子部品の発熱を防止することができ、上記従来の課題を解決したものである。

本発明のモールドモータでは、駆動回路の電子部品の発熱を防止することにより、温度上昇による性能の低下、および破壊などを防止することが出来る。また、ＩＣ素子などの温度上昇を抑制することが出来るので、モールドモータの信頼性を向上できる。

また温度上昇の防止方法として、電子部品に直接応力をかける構造ではないため、信頼性を向上させることができ、外郭を変えることがないため、小型化・薄型化するセット製品の形状を維持することが出来る。

この様に、従来と比べ温度上昇の制約に制限されること無く駆動回路内蔵の高出力モールドモータを提供することが出来る。

本発明の実施例１におけるモールドモータの断面図 本発明の実施例２におけるモールドモータの断面図 本発明の実施例３におけるモールドモータの断面図 本発明の実施例４におけるモールドモータの断面図 従来例のモールドモータの断面図

本発明は、ステータコア・巻線と駆動回路を一体成形する工法において、モータ全体を熱伝導率の高い樹脂で覆うと共に、ステータコア・巻線と駆動回路の間には熱伝導率の低い層を設けることにより駆動回路の電子部品の発熱を防止する方法を提案するものであり、ステータコア・巻線と駆動回路の間に熱伝導率の低い層を設けることを目的とする。また、本発明はステータ・巻線、駆動回路、電子部品から外部へ放熱する方法と併用することにより、より駆動回路の温度上昇を抑制することができる。
以下具体的実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明のモールドモータの第一の実施例の断面図である。図中、上記従来例と同一、または相当する構成部分を示す。図において、１１は駆動回路４と巻線２の間に配設され、ロータ６を収納するための空間と繋がった空気層である。

この構造例ではコア・巻線と駆動回路の間に非常に熱伝導の低い空気層を用いるため、大きな温度上昇抑制効果を得ることが可能となった。

また、この構造例において、駆動回路で最も発熱の大きいＩＣ素子温度の発熱について解析を行った。従来例の図５のモールドモータと本発明のモータを比較したところ、現行の出力のモータを１とすると、１．２倍、１．３倍高出力のモータにおいて、本発明の構造による温度低下の効果が確認された。上記結果から、本発明のモールドモータは、特に高効率のモータにおいて、より高い温度上昇防止の効果が得られることがわかった。
（実施例２）
図２は本発明のモールドモータの第二の実施例の断面図である。図中、上記従来例と同一、または相当する構成部分を示す。
なお、実施例２〜４においては熱伝導率が１．１の合成樹脂材料を使用した。
図において１２は巻線２の駆動回路４側に配したワニスである。本実施例では、けい酸カルシウムを充填し熱伝導率を０．３に調整したワニスを用いた。１３は巻線２の駆動回路４と反対側に配したワニスは、アルミナを充填し熱伝導率を２．７に調整したワニスを用いた。これらのワニスの効果によりコア・巻線の放熱方向を制御することで、コア・巻線の熱による駆動回路の温度上昇抑制効果を得ることが可能となった。また、１２に用いるワニスはヒュームドシリカやガラス繊維等を充填し、低熱伝導度としたワニスでも効果が得られる。また、１３に用いるワニスには酸化亜鉛等を充填し、高熱伝導度としたワニスでも効果が得られる。
（実施例３）
図３は本発明のモールドモータの第三の実施例の断面図である。図中、上記従来例と同一、または相当する構成部分を示す。図において１４はステータコアと巻線の絶縁をすると共に、基板を保持する構造を持つインシュレータである。このインシュレータ１４に低熱伝導の多孔質セラミック構造体１５を配設している。

この構造例ではコア・巻線と駆動回路の間に熱伝導の低い層を用いるため温度上昇抑制効果を得ることが可能となった。
（実施例４）
図４は本発明モールドモータの第四の実施例の断面図である。図中、上記従来例と同一、または相当する構成部分を示す。図において１６はヒュームドシリカを充填し熱伝導率０．２に調整した低熱伝導樹脂であり、駆動回路４と低熱伝導樹脂１６は一体成形されており、モールド成形時にはこれまでの工程を変えることなく成形することができる。
この構造例ではコア・巻線と駆動回路の間に熱伝導の低い層を用いるため温度上昇抑制効果を得ることが可能となった。また、１６に用いる低熱伝導樹脂はヒュームドシリカやガラス繊維等を充填し、低熱伝導度とした低熱伝導樹脂でも効果が得られる。

本発明のモールドモータは、高効率、小型化、低騒音、低振動を要求される家電機器の送風機駆動用モータに有用である。

１ ステータコア
２ 巻線
３ 合成樹脂材
４ 駆動回路
５ａ，５ｂ 軸受
６ ロータ
７ 永久磁石
８ ロータコア
９ シャフト
１０ ブラケット
１１ 空気層
１２ 低熱伝導ワニス
１３ 高熱伝導ワニス
１４ インシュレータ
１５ 多孔質セラミック構造体
１６ 低熱伝導樹脂

Claims (9)

1. 駆動回路基板とコア、巻線からなるステータを一体としてモールドしたモータにおいて、発熱源である駆動回路基板とコア・巻線との間に熱伝導率の低い断熱層を設けることにより、コア・巻線から電子部品へ熱が伝わることを防ぎ、電子部品の温度上昇を抑制することを特徴とするモールドモータ。
2. 熱伝導率の低い断熱層として空気層を設けることを特徴とする請求項１記載のモールドモータ。
3. 熱伝導率の低い断熱層として発熱が大きい巻線部の基板側にモールド樹脂よりも低熱伝導のワニス、更に巻線の放熱を促すため反対側の巻線にモールド樹脂よりも高熱伝導ワニスを設けることを特徴とする請求項１記載のモールドモータ。
4. モールド樹脂より低熱伝導のワニスとして、モールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となるワニス、また、モールド樹脂より高熱伝導のワニスとして、モールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、１．２以上の熱伝導率となるワニスを設けることを特徴とする請求項３に記載のモールドモータ。
5. 熱伝導率の低い断熱層として基板を支えるインシュレータ部に断熱材料を設けることを特徴とする請求項１記載のモールドモータ。
6. インシュレータ部に設ける断熱材料としてモールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となる断熱材料を設けることを特徴とする請求項５記載のモールドモータ。
7. 熱伝導率の低い断熱層として基板のコア側に断熱樹脂層を設けることを特徴とする請求項１記載のモールドモータ。
8. 断熱樹脂層として、断熱材料としてモールド樹脂の熱伝導率を１としたとき、０．８以下の熱伝導率となる断熱樹脂材料を駆動基板に塗布し一体成形することを特徴とする請求項７記載のモールドモータ。
9. 請求項１から請求項８に記載の断熱層と、コア・巻線・駆動回路の放熱構造を併せ持つことを特徴とするモールドモータ。

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