JP2019154088A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コストダウンと、発熱素子に対する冷却性の確保とを両立できるモータを提供する。【解決手段】本実施形態のモータ１０において、ロータハウジング２４の周囲には、モータホルダ２０が設けられている。センターピース２２は、ロータハウジング２４の開口と対向する板状部４２を有する。板状部４２に対するステータ１８と反対側には、回路基板５８が配置され、回路基板５８の板状部４２側の面には、発熱素子６０が実装されている。モータ１０には、モータホルダ２０に形成された空気取入口６６から板状部４２と回路基板５８との間に亘って空気流通路６８が形成されている。ヒートシンク７２は、回路基板５８の板状部４２側に配置されて発熱素子６０と接触すると共に、空気流通路６８と接している。このヒートシンク７２は、プレス成形品であり、回路基板５８と共に板状部４２にネジ止めされている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに関する。

従来、有天筒状のロータハウジングを有するロータと、ロータハウジングの内側に収容されたステータと、ロータハウジングの周囲に設けられたモータホルダと、ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、板状部に対するステータと反対側に配置された回路基板とを備えるモータがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このモータには、モータホルダに形成された空気取入口から板状部とモータホルダとの間に亘って空気流通路が形成されており、空気取入口から取り入れられた空気は、空気流通路によってステータに案内される。板状部には、空気流通路に接するヒートシンクが設けられており、このヒートシンクが回路基板に実装された発熱素子と接触することで、発熱素子が冷却される。

特開２０１５−５７０１４号公報

しかしながら、上述のモータにおいて、ヒートシンクがダイキャスト品であると、コストアップになる。また、ヒートシンクにネジ穴が形成され、板状部を貫通するネジがヒートシンクのネジ穴に螺入されることでヒートシンクが板状部に固定される構成とされていると、ヒートシンクにネジ穴を追加工する必要があり、このことによっても、コストアップになる。さらに、このようなヒートシンクについては、発熱素子に対する冷却性を確保できることが要求される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、コストダウンと、発熱素子に対する冷却性の確保とを両立できるモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のモータは、有天筒状のロータハウジングを有するロータと、前記ロータハウジングの内側に収容されたステータと、前記ロータハウジングの周囲に設けられたモータホルダと、前記ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置され、前記板状部側の面に発熱素子が実装された回路基板と、前記モータホルダに形成された空気取入口から前記板状部と前記回路基板との間に亘って形成され、前記空気取入口から取り入れられた空気を前記ステータに案内する空気流通路と、前記回路基板の前記板状部側に配置されて前記発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触すると共に、前記空気流通路と接し、かつ、ネジが挿入された貫通穴が形成されて前記回路基板と共に前記板状部にネジ止めされたプレス成形品であるヒートシンクと、を備える。

このモータによれば、ヒートシンクは、プレス成形品であるので、ダイキャスト品に対して、製造が容易である。したがって、コストダウンすることができる。しかも、ヒートシンクには、ネジが挿入される貫通穴が形成されており、このヒートシンクは、回路基板と共に板状部にネジ止めされる。したがって、ヒートシンクにネジ穴を追加工する必要がなく、また、貫通穴は、プレス加工時に形成することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。

さらに、モータには、モータホルダに形成された空気取入口から板状部と回路基板との間に亘って空気流通路が形成されており、ヒートシンクは、回路基板の板状部側に配置されて発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触すると共に、空気流通路と接している。したがって、ヒートシンクを通じて発熱素子の熱を空気流通路の空気に放出することができるので、発熱素子に対する冷却性を確保することができる。

なお、請求項２に記載のように、請求項１に記載のモータにおいて、前記板状部には、前記回路基板側に突出して先端部が前記ヒートシンクに当接すると共に、前記ネジが螺入されたネジ穴を有し、かつ、前記空気流通路に配置されたボス部が形成されていても良い。

このモータによれば、板状部には、回路基板側に突出するボス部が形成されており、このボス部の先端部は、ヒートシンクに当接している。そして、ヒートシンクの貫通穴に挿入されたネジがボス部のネジ穴に螺入されることにより、ヒートシンクが板状部に固定される。ここで、ボス部は、空気流通路に配置されているが、このボス部は、ネジ穴を有するだけの細い円筒状であるので、例えば壁等の構造物でヒートシンクを支持する場合に比して、空気流通路の空気の流れが阻害されることを抑制することができる。

本実施形態に係るモータの分解斜視図である。 図１のモータの縦断面図である。 図２のヒートシンクの周辺部の拡大図である。 （Ａ）は図２のヒートシンクを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は図２のヒートシンクを裏側から見た斜視図である。 （Ａ）は変形例に係るヒートシンクを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は変形例に係るヒートシンクを裏側から見た斜視図である。 図１のヒートシンクを伝熱材を介して発熱素子と接触させた変形例を示す要部拡大縦断面図である。 （Ａ）は比較例に係るヒートシンクを表側から見た斜視図であり、（Ｂ）は比較例に係るヒートシンクを裏側から見た斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本実施形態のモータ１０は、例えば乗用自動車等の車両に搭載されるファンモータとして好適に用いられるものである。このモータ１０は、モータアッセンブリ１２と、回路基板５８と、回路ケース６２と、ヒートシンク７２とを備えている。

図２に示されるように、モータアッセンブリ１２は、モータシャフト１４と、ロータ１６と、ステータ１８と、モータホルダ２０と、センターピース２２とを備えている。なお、各図において、矢印Ｚ１は、モータ１０の軸方向一方側を示しており、矢印Ｚ２は、モータ１０の軸方向他方側を示している。

ロータ１６は、有天円筒状のロータハウジング２４と、ロータハウジング２４の周壁部の内側に固着されたロータマグネット２６を有している。ロータハウジング２４の内側には、後述するステータ１８が収容されており、ロータマグネット２６は、ステータ１８の径方向外側にステータ１８と対向して配置されている。

ロータハウジング２４の天井部の中央部には、円筒状の固定部２８が形成されており、この固定部２８の内側には、モータシャフト１４が圧入されている。このモータシャフト１４の先端部は、ロータハウジング２４の軸方向一方側に突出している。

ステータ１８は、ステータコア３０と、複数の巻線３２を有している。複数の巻線３２は、ステータコア３０に放射状に形成された複数のティース３４に樹脂製のインシュレータを介して巻回されている。ステータコア３０の中央部には、ステータコア３０の軸方向に貫通する孔が形成されており、このステータコア３０及び複数の巻線３２を含むステータ１８の全体は、環状を成している。

モータホルダ２０は、例えば、樹脂製であり、ロータハウジング２４の周囲に設けられている。このモータホルダ２０は、ロータハウジング２４の周囲を囲う円筒部３６と、この円筒部３６から円筒部３６の径方向外側に拡がる円環部３８とを有している。この円環部３８は、ロータハウジング２４の軸方向を板厚方向とする円環板状に形成されている。円環部３８の周方向の複数の箇所には、車体等の取付対象物に固定される結合部４０がそれぞれ形成されている。

センターピース２２は、例えば、樹脂製である。このセンターピース２２は、ロータハウジング２４の開口と対向する板状部４２と、この板状部４２の中央部からステータ１８側に突出する支持部４４と、この支持部４４に組み付けられた支持部材４６とを有している。板状部４２には、上述の結合部４０と対応する位置に被結合部４８が形成されている。この結合部４０及び被結合部４８がボルト５０で結合されることにより、モータホルダ２０は、センターピース２２に組み付けられている。

また、支持部４４の先端部は、環状に形成されたステータコア３０の内側に圧入されており、これにより、ステータ１８は、センターピース２２に支持されている。さらに、センターピース２２に設けられた支持部４４及び支持部材４６には、軸受５２がそれぞれ設けられており、この軸受５２の内側には、モータシャフト１４が圧入されている。このようにしてモータシャフト１４が軸受５２を介して支持部４４及び支持部材４６に支持されることにより、モータシャフト１４を含むロータ１６の全体は、センターピース２２及びステータ１８に対して回転可能とされている。

板状部４２には、回路基板５８側に突出する円筒状のボス部５４が形成されている。また、この板状部４２には、ボス部５４と同様の複数の他のボス部（不図示）が形成されている。これらボス部５４及び複数の他のボス部には、ネジ穴５６（図３参照）がそれぞれ形成されている。

回路基板５８は、板状部４２に対するステータ１８と反対側に配置されている。回路基板５８は、上述のボス部５４及び他のボス部に支持されることにより、板状部４２と離間して配置されている。回路基板５８における板状部４２側の面には、平盤状の発熱素子６０が実装されている。発熱素子６０は、回路基板５８に重ね合わされた状態で回路基板５８に実装されている。発熱素子６０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。

この回路基板５８は、巻線３２の励磁を切替制御する機能を有する。回路基板５８によって巻線３２の励磁が切替制御されると、ステータ１８に回転磁界が形成される。また、ステータ１８に回転磁界が形成されると、ステータ１８とロータ１６との間に吸引及び反発力が作用し、ロータ１６が回転する。

回路ケース６２は、扁平容器状に形成されており、開口を板状部４２側に向けた状態で板状部４２に組み付けられている。回路ケース６２と板状部４２とによって形成された空間には、上述の回路基板５８が収容されている。

この回路ケース６２及び上述のモータホルダ２０には、モータアッセンブリ１２の径方向外側に延出する延出部６４が形成されている。この延出部６４は、ダクト状に形成されている。この延出部６４の先端部には、空気取入口６６が形成されている。この空気取入口６６は、モータホルダ２０に形成されている。

上述の延出部６４の内側、及び、板状部４２と回路基板５８との間の隙間は、空気流通路６８を形成している。つまり、モータ１０には、空気取入口６６から板状部４２と回路基板５８との間に亘って空気流通路６８が形成されている。板状部４２には、空気流通路６８の出口部と対応する位置に連通口７０が形成されており、ステータ１８に形成された複数のティース３４の間のスロットと、空気流通路６８とは、連通口７０を通じて連通されている。

ヒートシンク７２は、プレス成形品であり、板状に形成されている。このヒートシンク７２は、伝熱性の高い例えばアルミニウム等の金属で形成される。ヒートシンク７２は、回路基板５８の板状部４２側に配置されており、平盤状の発熱素子６０に重ね合わされた状態で発熱素子６０と接触している。なお、回路基板５８には、複数の発熱素子６０（図１参照）が集約して実装されており、ヒートシンク７２は、複数の発熱素子６０と接触している。また、このヒートシンク７２は、回路基板５８の板状部４２側に配置されることにより、空気流通路６８と接している。

ヒートシンク７２は、より具体的には、発熱素子６０に重ね合わされた本体部７４と、本体部７４に対して屈曲された傾斜部７６とを有する（図３も参照）。傾斜部７６は、回路基板５８の外側に突出している。この傾斜部７６は、回路基板５８側に向かうに従って板状部４２側に向かうようにモータアッセンブリ１２の径方向に対して傾斜している。

図３に示されるように、ヒートシンク７２及び回路基板５８には、上述のボス部５４に形成されたネジ穴５６と整合する位置に貫通穴７８、８０がそれぞれ形成されている。そして、この貫通穴７８、８０にネジ８２が挿入されると共に、このネジ８２がネジ穴５６に螺入されることにより、ヒートシンク７２は、回路基板５８と共に板状部４２にネジ止めされている。つまり、ヒートシンク７２及び回路基板５８は、板状部４２に共締めされている。

このように回路基板５８と共に板状部４２に共締めされたヒートシンク７２には、板状部４２から回路基板５８側に突出する上述のボス部５４の先端部が当接されている。そして、ヒートシンク７２は、ボス部５４及び回路基板５８に挟まれた状態で板状部４２に対して支持されている。また、このヒートシンク７２を支持するボス部５４は、上述のように、板状部４２から回路基板５８側に突出することにより、空気流通路６８に配置されている。

図４に示されるように、ヒートシンク７２の本体部７４には、ヒートシンク７２の裏側に突出する複数の突起部８４が形成されている。この突起部８４は、上述の発熱素子６０（図３参照）の厚さに相当する高さを有している。突起部８４及び貫通穴７８は、ヒートシンク７２のプレス加工時に形成される。

図３に示されるように、ヒートシンク７２及び回路基板５８が板状部４２に共締めされた状態において、突起部８４は、回路基板５８における板状部４２側の面に当接する。本体部７４が発熱素子６０に重ね合わされた状態で、突起部８４が回路基板５８における板状部４２側の面に当接することにより、ヒートシンク７２ががたつくことなく回路基板５８に固定される。

以上の構成であるモータ１０（図２参照）は、上述の通り、例えば乗用自動車等の車両に搭載されるファンモータとして好適に用いられるものである。モータ１０が車両に搭載されるファンモータとして使用される場合、モータシャフト１４の先端部には、ファン１００（例えばシロッコファン）が取り付けられ、モータホルダ２０は、ファン１００を収容するダクト１０２に組み付けられる。

ファン１００は、回転に伴いファン１００の軸方向一方側に向けて送風するように構成されている。ダクト１０２におけるファン１００と対向する位置には、送風口１０４が形成されており、さらに、ダクト１０２の側部には、ダクト１０２の軸方向に延びる空気取入流路１０６が形成されている。空気取入流路１０６の一端部は、ダクト１０２の内側と連通されており、空気取入流路１０６の他端部は、上述の空気取入口６６と連通されている。

そして、このモータ１０では、ロータ１６と共にファン１００が回転すると、ファン１００の軸方向一方側が正圧になり、ファン１００の軸方向他方側が負圧になる。また、このとき、空気取入流路１０６に空気が流入し、空気取入流路１０６の内側をダクト１０２の軸方向一方側から他方側に向けて空気が流れる。図２において矢印Ａで示されるように、この空気は、空気取入口６６を通じて空気流通路６８に取り入れられ、この空気流通路６８に取り入れられた空気は、空気流通路６８に案内され、連通口７０を通じてステータ１８における複数のティース３４の間のスロットに流入する。

ここで、ヒートシンク７２は、回路基板５８の板状部４２側に配置されて発熱素子６０と接触すると共に、空気流通路６８と接している。したがって、発熱素子６０の熱がヒートシンク７２を通じて空気流通路６８の空気に放出され、これにより、発熱素子６０が冷却される。

また、板状部４２に形成されたボス部５４は、空気流通路６８に配置されているが、このボス部５４は、ネジ穴５６（図３参照）を有するだけの細い円筒状である。したがって、例えば壁等の構造物でヒートシンク７２を支持する場合に比して、空気流通路６８の空気の流れが阻害されることが抑制される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。図７には、比較例に係るヒートシンク１１２が示されている。この比較例に係るヒートシンク１１２は、ダイキャスト品であり、複数のフィン１１６と、ネジ穴１１８とを有している。

しかしながら、このように、ヒートシンク１１２がダイキャスト品であると、コストアップになる。また、ヒートシンク１１２にネジ穴１１８が形成され、このネジ穴１１８を利用してヒートシンク１１２が固定される構成とされていると、ヒートシンク１１２にネジ穴１１８を追加工する必要があり、このことによっても、コストアップになる。

これに対し、図２に示される本実施形態のモータ１０によれば、ヒートシンク７２（図３も参照）は、プレス成形品であるので、ダイキャスト品に対して、製造が容易である。したがって、コストダウンすることができる。しかも、ヒートシンク７２には、ネジ８２が挿入される貫通穴７８が形成されており、このヒートシンク７２は、回路基板５８と共に板状部４２にネジ止めされる。したがって、ヒートシンク７２にネジ穴を追加工する必要がなく、また、貫通穴７８は、プレス加工時に形成することができるので、このことによっても、コストダウンすることができる。

さらに、本実施形態のモータ１０には、モータホルダ２０に形成された空気取入口６６から板状部４２と回路基板５８との間に亘って空気流通路６８が形成されており、ヒートシンク７２は、回路基板５８の板状部４２側に配置されて発熱素子６０と接触すると共に、空気流通路６８と接している。したがって、ヒートシンク７２を通じて発熱素子６０の熱を空気流通路６８の空気に放出することができるので、発熱素子６０に対する冷却性を確保することができる。

また、板状部４２には、回路基板５８側に突出するボス部５４が形成されており、このボス部５４の先端部は、ヒートシンク７２に当接している。そして、ヒートシンク７２の貫通穴７８に挿入されたネジ８２がボス部５４のネジ穴５６に螺入されることにより、ヒートシンク７２が板状部４２に固定される。ここで、ボス部５４は、空気流通路６８に配置されているが、このボス部５４は、ネジ穴５６を有するだけの細い円筒状であるので、例えば壁等の構造物でヒートシンク７２を支持する場合に比して、空気流通路６８の空気の流れが阻害されることを抑制することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、ヒートシンク７２は、例えば、図５に示されるように、放熱用の複数の凸部８６を有していても良い。この複数の凸部８６は、上述の空気流通路６８（図２参照）における空気の流れの方向に沿って延びている。この複数の凸部８６は、ヒートシンク７２のプレス加工時に形成することが可能である。このようにヒートシンク７２に複数の凸部８６が形成されていると、空気と接触するヒートシンク７２の表面積が増加するので、ヒートシンク７２の放熱性を高めることができる。

また、上記実施形態において、ヒートシンク７２は、例えば、図６に示されるように、伝熱材８８を介して発熱素子６０と接触していても良い。このように構成されていても、発熱素子６０の熱をヒートシンク７２に伝えることで、発熱素子６０を冷却することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…モータ、１２…モータアッセンブリ、１４…モータシャフト、１６…ロータ、１８…ステータ、２０…モータホルダ、２２…センターピース、２４…ロータハウジング、２６…ロータマグネット、２８…固定部、３０…ステータコア、３２…巻線、３４…ティース、３６…円筒部、３８…円環部、４０…結合部、４２…板状部、４４…支持部、４６…支持部材、４８…被結合部、５０…ボルト、５２…軸受、５４…ボス部、５６…ネジ穴、５８…回路基板、６０…発熱素子、６２…回路ケース、６４…延出部、６６…空気取入口、６８…空気流通路、７０…連通口、７２…ヒートシンク、７４…本体部、７６…傾斜部、７８…貫通穴、８２…ネジ、８４…突起部、８６…凸部、８８…伝熱材

Claims (2)

1. 有天筒状のロータハウジングを有するロータと、
   前記ロータハウジングの内側に収容されたステータと、
   前記ロータハウジングの周囲に設けられたモータホルダと、
   前記ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、
   前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置され、前記板状部側の面に発熱素子が実装された回路基板と、
   前記モータホルダに形成された空気取入口から前記板状部と前記回路基板との間に亘って形成され、前記空気取入口から取り入れられた空気を前記ステータに案内する空気流通路と、
   前記回路基板の前記板状部側に配置されて前記発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触すると共に、前記空気流通路と接し、かつ、ネジが挿入された貫通穴が形成されて前記回路基板と共に前記板状部にネジ止めされたプレス成形品であるヒートシンクと、
   を備えるモータ。
2. 前記板状部には、前記回路基板側に突出して先端部が前記ヒートシンクに当接すると共に、前記ネジが螺入されたネジ穴を有し、かつ、前記空気流通路に配置されたボス部が形成されている、
   請求項１に記載のモータ。