JP2016127801A - モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの運転効率を高めるモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造を提供する。
【解決手段】モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造は、筒状のハウジング１と、ロータアセンブリと、カバー２と、冷却ファン４とを備える。ハウジング１の前端は、封止面１０１に成形される。封止面１０１の中央部には、軸受２１が配設される。封止面１０１には、複数の貫通孔が形成される。ハウジング１の後端には、開口が形成される。ハウジング１の周壁面には、少なくとも１つの通風口１０が完全に貫通されて形成される。ロータアセンブリは、ハウジング１中に回転可能に取付けられる。カバー２は、中央部に配設された軸受２１を有し、ハウジング１の開口を封止する。冷却ファン４は、ロータアセンブリの回転軸１６に取り付けられ、カバー２の外側に位置する。
【選択図】図3

Description

本発明は、モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造に関し、特に、モータのハウジング外周面に、複数の隆起した導風カバーを有する放熱スリーブが嵌設されると、導風カバーがハウジング上の通風口の上方に位置し、冷却ファンが発生させた空気流を、導風口を介してモータのハウジング内部へ誘引することにより、モータのロータが作動して発生する高熱により温度が上昇することを防いでモータの運転効率を高める、モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造に関する。

現代の科学技術分野において、モータは、広く利用されている動力部材である。しかし、大パワーの大型モータ又は小パワーの小型モータであっても、モータがロータを作動すると、電機子コア（ａｒｍａｔｕｒｅ ｃｏｒｅ）、エナメル線（ａｒｍａｔｕｒｅ ｗｉｎｄｉｎｇ）、整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）などを含む構造が内設された電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）、又はロータ（ｒｏｔｏｒ）及びハウジングの内周壁上に設けた磁石が高熱を発生させて高温となることが一般的であった。特に、電機子中の整流子（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）とカーボンブラシ（ｃａｒｂｏｎ ｂｒｕｓｈ）との間の接触摩擦により、電機子全体に高熱を発生させ、このような高熱によりカーボンブラシにカーボンが堆積し易い問題点があり、電流流路に悪影響を与え、モータのハウジング内に留まった高熱がハウジングの内周壁に設けた磁石の磁力に悪影響を与え、磁石の磁力が減衰し、それに伴ってモータの運転効率が次第に低下してしまう虞があった。家電製品に利用される小パワーモータ（例えば、自動車のタイヤがパンクした際、速やかに気体注入及び接着剤注入を行うために用いる空気圧縮機）は、一部の国の法律によると高速道路でタイヤがパンクした場合、後方から来る自動車が追突することを防いでドライバーの安全を確保するために、ドライバーは法律の規定時間内に修理を終わらせて速やかに自動車をその場から移動させる必要がある。しかし、使用するモータにより短時間にタイヤの破損箇所を修理する際、モータが高速で回転している最中、ロータの回転で発生する高熱のほとんどがモータのハウジング内に溜まり、効果的に放熱することができない状況が続くと、モータの運転効率が低下して温度が一定レベルまで上昇すると、電機子中のエナメル線の絶縁物が破壊され、エナメル線にショートが発生してモータ全体が焼損したりその他の危険が生じる虞があった。これらの問題点を改善するために、従来広く普及している技術では、モータの運転中に軸心の温度が短時間に上昇することを抑えるために、モータの軸心に冷却ファンが取り付けられている。しかしこのような技術では、冷却ファンにより前方へ吹き出される風がモータのハウジングの外周表面のみに吹きつけられるだけであるため、モータのハウジング内部の電機子の放熱を適時行うこと、特に、電流が流通したエナメル線から発生した高温の熱を放出させることは困難であった。そのため、従来技術ではモータのハウジング内に熱が溜まりやすい欠点を改善することは困難であった。

本発明の主な目的は、モータのハウジング外周面に、複数の隆起した導風カバーを有する放熱スリーブが嵌設されると、導風カバーがハウジング上の通風口の上方に位置し、冷却ファンが発生させた空気流を導風口を介してモータのハウジング内部へ誘引し、作動中のロータが発生させる高温の熱を強力に放出し、モータのハウジング内部に熱が溜まることを防ぐことにより、モータを最高出力パワーで運転し、モータの運転効率を高めてモータの使用寿命を延ばす、モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造を提供することにある。

図１は、本発明の一実施形態に係るモータを示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るモータの別の角度からの斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るモータを示す分解斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るモータを示す分解斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るモータを示す平面図である。 図６は、図５の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、空気流がモータのハウジング内に進入して放熱を行うときの状態を示す説明図である。 図７は、図５の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であり、空気流がモータのハウジング内に進入して放熱を行うときの状態を示す説明図である。 図８は、図５の線Ｃ−Ｃに沿った断面図であり、空気流がモータのハウジング内に進入して放熱を行うときの状態を示す説明図である。 図９は、空気流が凹溝を通ってモータのハウジングの外表面の放熱を行うときの状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

以下、図１及び図４に基づき本発明の構造を詳細に説明する。モータの基本構造は広く普及した一般的な技術であるため、本発明ではその基本構成だけを簡単に説明し、その基本原理については詳説しない。本発明の一実施形態に係るモータは、筒状のハウジング１を含む。ハウジング１の前端は、封止面１０１に成形される。封止面１０１の中央部には、軸受１１が設けられる。封止面１０１には、複数の貫通孔１０３が形成される。ハウジング１の後端には、開口１０２が形成される。ハウジング１の周壁面には、少なくとも１つの通風口１０が完全に貫通されて形成される。

モータは、ハウジング１の内周壁に設けられた１対の磁石１２を有する。ハウジング１内には、複数のワッシャ１３，１８１，１８２と、スラストリング１４と、調整リング１５と、回転軸１６と、エナメル線１７２が巻き付けられた鉄心１７１と、整流子１７３と、バリスタ１７４と、オイルシールリング１８と、端子１９と、圧縮リング１９１とを含むロータアセンブリが設けられる。ロータアセンブリの回転軸１６は、ハウジング１の封止面１０１上に配設された軸受１１中に回転可能に挿通される。

カバー２の中央部には、軸受２１が配設される。カバー２は、前述したハウジング１の開口１０２を封止する。前述したロータアセンブリの回転軸１６は、カバー２の軸受２１中にも回転可能に挿通される（図２を参照する）。

図１を参照する。図１に示すように、冷却ファン４は、前述したロータアセンブリの回転軸１６に取り付けられ、カバー２の外部に位置する。

図３を参照する。図３に示すように、リング状の放熱スリーブ３は、非金属材料からなり、ハウジング１の外表面に嵌合される。放熱スリーブ３の上面には、複数の導風カバー３１が間隔をおいて突設されている。ハウジング１の外円周面には、傾斜角度を有する斜面状の頂板３１１が突設されている。頂板３１１の２つの側縁には、放熱スリーブ３に一体に設けた側板３１２，３１３がそれぞれ延設される。２つの側板３１２，３１３と頂板３１１とにより導風口３１４が画成される。導風カバー３１は、前述したハウジング１に形成された通風口１０の上方に位置し、導風カバー３１の頂板３１１の鋭角面は、受風面に成形され、冷却ファン４の回転により発生した空気流を直接誘引する（図５を参照する）。２つの隆起した導風カバー３１間には、前後が貫通されて抵抗なく流れ込みやすいように凹溝３２が形成されている。

図５を参照する。図５に示すように、本実施形態のモータに取り付けた冷却ファン４が円周に沿って回転して発生した空気流が、放熱スリーブ３の導風カバー３１の導風口３１４を介してモータのハウジング１の通風口１０へ直接誘引され、２つの側板３１２，３１３と頂板３１１とにより画成された導風口３１４から空気流が進入し、空気流が通風口１０を介してモータのハウジング１内へ進入すると、ハウジング１内のロータアセンブリが放熱されるとともに、ハウジング１内に進入した空気流により、ブラシユニット１９２、整流子１７３など高熱が発生し易い場所の放熱を行い（図７を参照する）、ロータが設けられた鉄心１７１と、鉄心１７１に巻き付けられたエナメル線１７２との放熱を行う（図８を参照する）。そのため、ハウジング１内に熱が溜まってしまう虞がない。また、ハウジング１内に進入しない空気流は、２つの導風カバー３１間に形成された凹溝３２を介してハウジング１の外表面に吹きつけられ、ハウジング１の放熱を外側から同時に行う（図９を参照する）。ハウジング１内の高温の空気流は、ハウジング１の封止面１０１に形成された貫通孔１０３を介して導出されるため、モータに熱が溜まって損壊することを防いで、モータの使用寿命を延ばす。

本実施形態の放熱スリーブ３は、金属材料からなり、モータに取り付けた冷却ファン４が円周に沿って回転して発生させた空気流が、放熱スリーブ３の導風カバー３１を介してモータのハウジング１の通風口１０へ進入され、導磁作用を得てモータの効率を高めることができる。

上述したことから分かるように、本発明のモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造は、モータの一側に取り付けた冷却ファン４により発生された空気流を、モータの通風口１０に速やかに案内して放熱を行い、モータ内部の温度上昇を抑える放熱構造を提供する。この放熱構造は、放熱スリーブ３がハウジング１の外表面に嵌合され、放熱スリーブ３の上面には、複数の斜面状導風カバー３１が設けられている。導風カバー３１は、上面に対して傾いた斜面状の頂板３１１を有する。頂板３１１の２つの側縁には、放熱スリーブ３に一体に設けられた側板３１２，３１３がそれぞれ延設されている。２つの側板３１２，３１３と頂板３１１とにより導風口３１４が画成される。導風カバー３１は、前述したハウジング１上の通風口１０の上方に位置し、導風カバー３１の頂板３１１の鋭角面は、受風面に成形され、前述した冷却ファン４の回転により発生した空気流を直接誘引する。モータに取り付けた冷却ファン４が円周に沿って回転して発生させた空気流が放熱スリーブ３の導風カバー３１に沿ってモータのハウジング１の通風口１０へ直接誘引され、通風口１０を介してモータのハウジング１内へ空気流が進入してハウジング１内のロータアセンブリの放熱を行い、モータのハウジング１の封止面１０１に形成された貫通孔１０３を介して高温の空気流が導出されてモータの放熱を行うため、モータに熱が溜まって損壊してしまうことを防ぎ、モータの使用寿命を延ばす。

１ ハウジング
２ カバー
３ 放熱スリーブ
４ 冷却ファン
１０ 通風口
１１ 軸受
１２ 磁石
１３ ワッシャ
１４ スラストリング
１５ 調整リング
１６ 回転軸
１８ オイルシールリング
１９ 端子
２１ 軸受
３１ 導風カバー
３２ 凹溝
１０１ 封止面
１０２ 開口
１０３ 貫通孔
１７１ 鉄心
１７２ エナメル線
１７３ 整流子
１７４ バリスタ
１８１ ワッシャ
１８２ ワッシャ
１９１ 圧縮リング
１９２ ブラシユニット
３１１ 頂板
３１２ 側板
３１３ 側板
３１４ 導風口

Claims (5)

1. 筒状のハウジングと、ロータアセンブリと、カバーと、冷却ファンとを備えたモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造であって、
   前記ハウジングの前端は、封止面に成形され、前記封止面の中央部には、軸受が配設され、前記封止面には、複数の貫通孔が形成され、前記ハウジングの後端には、開口が形成され、前記ハウジングの周壁面には、少なくとも１つの通風口が完全に貫通されて形成され、
   前記ロータアセンブリは、前記ハウジング中に回転可能に取付けられ、
   前記カバーは、中央部に配設された軸受を有し、前記ハウジングの前記開口を封止し、
   前記冷却ファンは、前記ロータアセンブリの回転軸に取り付けられ、前記カバーの外側に位置し、
   前記モータの前記ハウジング外周面には、複数の隆起した導風カバーを有する放熱スリーブが嵌設されると、前記導風カバーは前記ハウジングに形成された前記通風口の上方に位置し、前記導風カバーの導風口を介し、前記冷却ファンが発生させた空気流が前記モータの前記ハウジング内部へ誘引され、前記モータの前記ハウジング内部に熱が溜まることを防ぎ、前記モータが最高出力パワーで運転可能であり、前記モータの運転効率を高めて前記モータの使用寿命を延ばすことを特徴とするモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造。
2. 前記導風カバーの前記ハウジングの外円周面には、傾斜角度を有する斜面状の頂板が突設され、
   前記頂板の２つの側縁には、前記放熱スリーブに一体に設けた側板がそれぞれ延設され、２つの前記側板と前記頂板とにより前記導風口が画成され、
   前記導風カバーは、前記ハウジングに形成された前記通風口の上方に位置し、前記導風カバーの前記頂板の鋭角面が受風面に成形され、前記冷却ファンの回転により発生した空気流を直接誘引することを特徴とする請求項１に記載のモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造。
3. 前記放熱スリーブは、非金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載のモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造。
4. 前記放熱スリーブは、金属材料からなり、前記モータに取り付けた前記冷却ファンが円周に沿って回転して発生させた空気流が、前記放熱スリーブの前記導風カバーに沿って前記モータの前記ハウジングの前記通風口へ直接進入する上、導磁作用を得て前記モータの効率を高めることを特徴とする請求項１に記載のモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造。
5. ２つの隆起した前記導風カバー間には、前後が貫通されて抵抗なく流れ込みやすいように凹溝が形成され、前記ハウジング内に進入しない空気流が前記凹溝を介して前記ハウジングの外表面に吹きつけ、前記ハウジングを外部から放熱させることを特徴とする請求項１に記載のモータ内部の温度上昇を抑える放熱構造。

Images