JP2017051092A - モータの放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の放熱経路によりモータを効果的に放熱するモータの放熱構造を提供する。【解決手段】モータの放熱構造は、ハウジング１、回転軸８、蓋体２及び放熱ファン４を備える。ハウジング１は、内部空間１４を有するとともに、複数の排風口を有する封止面１１が一端に形成され、開口１２が他端に形成される。回転軸８は、ハウジング１内に回転可能に取付けられるとともに、封止面１１から延びた出力端８０が一端に設けられ、連結端８９が他端に設けられる。蓋体２は、回転軸８が延設される軸孔２１を有する中心ハブ２０を中央部に有する。放熱ファン４は、回転軸８の連結端８９に嵌着されるとともに、回転軸８と同期で回転する。蓋体２の中心ハブ２０の外周には、間隔をあけた複数の吸気穴２３が形成される。蓋体２の外表面には集風フード２４が延設される。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの放熱構造に関し、特に、複数の放熱経路によりモータを効果的に放熱し、モータのハウジング内に熱が溜まることを防ぎ、モータ運転の最高出力パワーを得て、モータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす、モータの放熱構造に関する。

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機器である。しかし高パワーの大型モータ又は低パワーの小型モータであっても、モータのロータが回転すると、モータのハウジング内に熱が溜まり易く、モータが運転する際に発生する熱を適時排出させる放熱構造が十分でない場合、モータ内部に溜まった熱により磁石の磁力が低下し、それに伴ってモータの運転効率が次第に低下する上、一定の温度に達すると、電機子中のエナメル線などの絶縁物が損壊したり、エナメル線に短絡が起きてモータ全体が焼損したりするなどの虞があった。このような欠点を改善するために、現在よく利用されている技術としては、モータの中心部に設けられた回転軸の一端に有する放熱ファンにより、モータの運転中に上昇する温度を抑制する技術があるが、このような技術は、放熱ファンが空気流をモータのハウジング外周表面に吹き付けるだけであり、モータのハウジング内へ空気流を直接送りこんでモータ内部の熱を適時放出させることはできなかった。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易いという欠点を改善することはできなかった。

本発明の第１の目的は、複数の放熱経路によりモータを効果的に放熱するモータの放熱構造を提供することにある。
本発明の第２の目的は、モータのハウジングの開口には蓋体が結合され、蓋体及び放熱ファンに発生する空気流は、両者がモータの回転軸の軸線方向で互いに対向し、蓋体の中心ハブの外周には、間隔をあけた複数の吸気穴が形成され、中心ハブは、円錐状の中心ハブであり、放熱ファンに対向した蓋体には、集風フードが延設され、集風フードは、複数の吸気穴の外周に位置し、円形状に回る空気流が集風フードと円錐状の中心ハブとからなる画成空間を通り、モータのハウジングの内部空間へ吸気穴を介して直接流入し、モータの運転によりハウジングの内部空間に発生する高温の空気流を適時放出するモータの放熱構造を提供することにある。
本発明の第３の目的は、モータのハウジングの開口部に蓋体が結合され、蓋体の周面に複数の導風カバーが設けられ、導風カバーは、頂板を有し、頂板の２つの側縁には、蓋体と連結されて一体化された側板が延設され、２つの側板と、頂板と、蓋体の周面とにより導風口が形成され、ハウジングと蓋体とが結合されると、導風カバーがハウジングの通風口の上方に位置し、放熱ファンが回転して発生する空気流が導風カバーの導風口から直接流入し、モータの回転軸に取り付けた放熱ファンが回転すると、それにより発生した空気流が導風カバーに沿ってモータのハウジングの通風口に進入するとともに、通風口を介してモータのハウジング内部に進入してハウジング内の内部空間を放熱してから、モータのハウジングの封止面に形成された排風口を介して高温の空気流が放出され、放熱作用によりモータに熱が溜まって損壊することを防ぎ、モータの使用寿命を延ばすモータの放熱構造を提供することにある。
本発明の第４の目的は、２つの隆起した導風カバー間には、前後が貫通されて抵抗なく流れ込みやすいようにスリットが形成され、ハウジング内に流入しない空気流がスリットを介してハウジングの外表面に吹き付けられ、ハウジングの外側が同時に放熱されるモータの放熱構造を提供することにある。
本発明の第５の目的は、高温環境下で放熱モータを運転する場合でも、モータが焼損することを防ぎ、モータを７０℃の密閉空間で長時間連続運転するテストでも焼損することがなかった、モータの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の一部の部材を示す分解斜視図である。 図２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３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４は、本発明の一実施形態に係るモータの導風カバーの蓋体を示す斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るモータの導風カバーの蓋体の別の角度からの斜視図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るモータの側面図であり、空気流がスリットを通ってモータのハウジング外表面を放熱する使用状態の説明図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るモータのハウジング内に空気流を案内して熱を放出する使用状態を示す図６の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るモータを示す正面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るモータの導風カバーに沿って移動する空気流がハウジングの通風口から流入し、熱を放出する使用状態の説明図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係るモータのハウジング内に空気流を案内して熱を放出する使用状態を示す断面図である。

モータの動作原理及び内部構造は、広く一般に知られている技術であるため、本明細書では詳しく述べない。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係るモータの放熱構造は、筒状のハウジング１を含む。ハウジング１の一端には、封止面１１が形成される。封止面１１には、複数の排風口１３が間隔をあけて形成されている。ハウジング１の他端は開口１２を有する。ハウジング１の周面には、完全に貫通した通風口１０が形成され、モータのハウジング１の内部と、モータのハウジング１の外部とに空気流を流通させる。ハウジング１の内部空間１４内には、モータ構造に必要な部品（例えば、ロータ５、コイル６及び磁石７）が設置され、ハウジング１の一端の封止面１１及び他端の開口１２の軸線上には回転軸８が配設される。封止面１１から延びた回転軸８は、一端に出力端８０が設けられる。出力端８０には、伝動部材が接続される。モータが作動すると回転軸８が回転する。前述したモータのハウジング１の外周には、金属からなる磁気透過性スリーブ（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｓｌｅｅｖｅ）９が外嵌され、磁気透過性スリーブ９が導磁作用を有するため、モータが作動するときの運転効率が向上する。

図４及び図５を参照する。本発明の一実施形態に係るモータの放熱構造は、蓋体２を含む。蓋体２は、軸孔２１を有する円錐状体２２の中心ハブ２０を中央部に有する。円錐状体２２の中心ハブ２０の断面直径は、蓋体２の底端から上方にかけて徐々に縮小する断面直径であり、中心ハブ２０の外周には、間隔をあけた複数の吸気穴２３が形成される。蓋体２の外表面には、集風フード２４が延設されている。集風フード２４は、蓋体２と一体成形される。集風フード２４は、複数の吸気穴２３の外周に位置する。蓋体２の内表面には、装着筒２８１，２８２が設けられるとともに、完全に貫通した貫通孔２７１，２７２を有する（図５を参照する）。蓋体２の周面には、隆起した複数の導風カバー２５が設けられる。導風カバー２５は、頂板２５１を有する。頂板２５１の２つの側縁には、蓋体２と連結されて一体化される側板２５２，２５３が延設されている。２つの側板２５２，２５３と、頂板２５１と、蓋体２の周面とにより導風口２５４が形成され、２つの隆起した導風カバー２５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スリット２６が形成されている。蓋体２を結合して前述のハウジング１の開口１２を封止すると、導電用途の導電挿入片８１，８２が蓋体２の貫通孔２７１，２７２に挿通されて貫通孔２７１，２７２から露出され、ハウジング１内に設けたダボロッド８３，８４が装着筒２８１，２８２に嵌着されると、ハウジング１の開口１２に蓋体２が固定されて蓋体２がハウジング１に結合され、回転軸８の最外端（即ち連結端８９）が中心ハブ２０の軸孔２１から延びて中心ハブ２０内で軸受（図示せず）が覆われるため、回転軸８を円滑に回転させることができる。

図１に示すように、放熱ファン４は、軸孔４０を有する。放熱ファン４は、軸孔４０を介して回転軸８の連結端８９に嵌着される。

図２及び図３は、ハウジング１、蓋体２及び放熱ファン４を組み合わせた状態を示す。図６〜図１０に示すように、モータの回転軸８が動作すると、放熱ファン４が同期で回転して円形状に回る空気流が発生し、放熱ファン４の右側（図６で示された方向で見て右側）の空気流が吸引されて放熱ファン４の左側へ案内され、複数の放熱経路によりハウジング１の内部空間１４に空気流が流入し、図７に示すように、モータの運転によりハウジング１の内部空間１４に発生する熱を適時、効率良く放出することができる。本発明の複数の放熱経路の構造設計及びその効果を図６〜図１０に示す。蓋体２及び放熱ファン４に発生する空気流は、両者がモータの回転軸８の軸線方向で互いに対向し、円錐状体２２の中心ハブ２０により、円形状に回る空気流が放熱経路Ａに沿って集風フード２４及び円錐状体２２の中心ハブ２０の画成空間を介し、吸気穴２３からモータのハウジング１の内部空間１４へ直接流入される。放熱経路Ａは、図８及び図１０に示すように、モータの運転により内部空間１４に発生する高温の空気流をハウジング１の封止面１１の排風口１３から排出し、モータの運転によりハウジング１の内部空間１４に発生する高温の空気流を適時放出する。円形状に回る空気流が、蓋体２の集風フード２４により画成される円形面積範囲の外側部分より大きい部分により放熱経路Ｂ及び放熱経路Ｃが作られる。空気流の放熱経路Ｂは、蓋体２の導風カバー２５の導風口２５４を介してモータのハウジング１の通風口１０に直接進入する。２つの側板２５２，２５３と、頂板２５１と、蓋体２の周面とにより画成された導風口２５４を介して空気流が進入すると空気流が効果的に集中し、空気流が通風口１０を介してモータのハウジング１の内部空間１４に進入し、ハウジング１内の内部空間１４に放熱作用が発生し（図７及び図９を同時に参照する）、ハウジング１内に熱が溜まり易いという欠点がある。また、放熱経路Ｃに示すように、ハウジング１内に流入しない空気流は、２つの導風カバー２５間のスリット２６を介してハウジング１の外表面に吹き付けられ、ハウジング１の外側を同時に放熱する。図６に示すように、複数の放熱経路により、効果が高い放熱作用を得る。放熱経路Ｃと放熱経路Ａ，Ｂとを一緒に使用することにより相乗効果を得て放熱効果を高めることができるため、モータの焼損を防ぐことができる。

上述したことから分かるように、本発明のモータの放熱構造は、モータの一側に取り付けた放熱ファン４の運転により発生する空気流が複数の放熱経路を有するため、放熱効果が非常に高い。また、本発明は、ハウジング１の開口１２を封止する蓋体２を含み、蓋体２に設けた間隔をあけて形成した複数の吸気穴２３は、放熱経路Ａを有する。蓋体２の周面に形成した複数の導風カバー２５は、ハウジング１上の通風口１０の上方に位置する上、導風カバー２５の導風口２５４を介し、放熱ファン４が回転して発生する空気流を直接案内し、放熱経路Ｂが作られる。２つの導風カバー２５間のスリット２６の構造により形成される放熱経路Ｃにより、ハウジング１内に案内されない空気流は、２つの導風カバー２５間のスリット２６を介してハウジング１の外表面に吹き付けられてハウジング１の外側が同時に放熱される。このように、複数の放熱経路により効果的な放熱作用を得て、モータのハウジング１内に熱が溜まることを防ぎ、モータ運転の最高出力パワーを得てモータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす。このように本発明は、高温環境下で放熱モータを運転しても、放熱モータが焼損することを防ぐことができるため、実用的で進歩性を有する。

１ ハウジング
２ 蓋体
３ 磁気透過性スリーブ
４ 放熱ファン
５ ロータ
６ コイル
７ 磁石
８ 回転軸
１０ 通風口
１１ 封止面
１２ 開口
１３ 排風口
１４ 内部空間
２０ 中心ハブ
２１ 軸孔
２２ 円錐状体
２３ 吸気穴
２４ 集風フード
２５ 導風カバー
２６ スリット
４０ 軸孔
８０ 出力端
８１ 導電挿入片
８２ 導電挿入片
８３ ダボロッド
８４ ダボロッド
８９ 連結端
２５１ 頂板
２５２ 側板
２５３ 側板
２５４ 導風口
２７１ 貫通孔
２７２ 貫通孔
２８１ 装着筒
２８２ 装着筒

Claims (2)

1. ハウジング、回転軸、蓋体及び放熱ファンを備えたモータの放熱構造であって、
   前記ハウジングは、内部空間を有するとともに、複数の排風口を有する封止面が一端に形成され、開口が他端に形成され、
   前記回転軸は、前記ハウジング内に回転可能に取付けられるとともに、前記封止面から延びた出力端が一端に設けられ、連結端が他端に設けられ、
   前記蓋体は、前記回転軸が挿通される軸孔を有する中心ハブを中央部に有し、
   前記放熱ファンは、前記回転軸の前記連結端に嵌着されるとともに、前記回転軸と同期で回転し、
   前記蓋体の前記中心ハブの外周には、間隔をあけた複数の吸気穴が形成され、
   前記蓋体の外表面には集風フードが延設され、
   前記集風フードは、前記蓋体と一体成形されるとともに、前記複数の吸気穴の外周に位置し、前記放熱ファンが回転して発生させた円形状に回る空気流が、前記集風フードと前記中心ハブとからなる画成空間を通り、前記モータの前記ハウジングの内部空間へ前記吸気穴を介して直接流入することを特徴とするモータの放熱構造。
2. 前記蓋体の周面には、隆起した複数の導風カバーが設けられ、
   前記導風カバーは、頂板を有し、
   前記頂板の２つの側縁には、前記蓋体と連結されて一体化し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、前記蓋体の周面とにより導風口が画成され、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スリットが形成され、前記ハウジングと前記蓋体とが結合されると、前記導風カバーが前記ハウジングの通風口の上方に位置し、前記放熱ファンが回転して発生する空気流が前記導風カバーの前記導風口から直接流入し、２つの前記導風カバー間の前記スリットを介して前記ハウジング内に流入しない空気流が前記ハウジングの外表面に吹き付けられ、前記ハウジングの外側が同時に放熱され、
   前記ハウジングの外表面には、リング状の磁気透過性スリーブが外嵌され、前記磁気透過性スリーブが導磁作用を有する金属材料からなるため、前記モータの運転効率が向上することを特徴とする請求項１に記載のモータの放熱構造。

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