JP2023097805A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を高めることができる電動機を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る電動機は、軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、上記樹脂外郭と一体的に形成されたコイルおよび固定子鉄心を備える固定子と、上記固定子の内径側に配置された回転子と、上記樹脂外郭の上記開口端部を覆う内面部と上記内面部とは反対側の外面部と上記外面部から上記軸方向に突出するフィン部とを有する金属製の蓋部材と、上記樹脂外郭の外周面に配置され、上記樹脂外郭の外周面および上記蓋部材と熱的に接続される金属部材と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機に関し、さらに詳しくは電動機の放熱構造に関する。

従来から、電動機で発生した熱を電動機の外部へ放熱する電動機が知られている。

例えば特許文献１には、モータの外郭である円筒状の樹脂モールド体と、上記樹脂モールド体と一体的に形成されたステータと、上記ステータの内周側にモータ回転軸を有するロータとを有するモータであって、上記樹脂モールド体における外周面に、径方向に突出し軸方向に延びる凸部を有し、ステータで発生する熱を放熱する構造が記載されている。

特許第５２８８０６５号公報

近年、電動機の出力の増加が求められている一方、電動機の出力の増加によって電動機の発熱量も増加している。しかしながら、特許文献１において、樹脂モールド体の外周面に設けられた凸部は、樹脂で形成されているため固定子の放熱性を十分に高められず、その結果、モータの出力電力を十分に増加させることが困難であるという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、放熱性を高めることができる電動機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電動機は、軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、上記樹脂外郭と一体的に形成されたコイルおよび固定子鉄心を備える固定子と、上記固定子の内径側に配置された回転子と、上記樹脂外郭の上記開口端部を覆う内面部と上記内面部とは反対側の外面部と上記外面部から上記軸方向に突出するフィン部とを有する金属製の蓋部材と、上記樹脂外郭の外周面に配置され、上記樹脂外郭の外周面および上記蓋部材と熱的に接続される金属部材と、を備える。

上記電動機によれば、上記金属部材は、上記樹脂外郭の外周面に配置され、上記樹脂外郭の外周面と上記蓋部材とを熱的に接続する。このため、上記固定子で生じた熱を上記樹脂外郭の外周面に配置された上記金属部材を介して金属製の上記蓋部材から放熱することができる。

上記樹脂外郭の外周面は、上記軸方向に沿った溝部を有し、上記金属部材の少なくとも一部が、帯状であるとともに上記溝部に収容されてもよい。

上記樹脂外郭は、上記外周面から外径側へ突出し周方向に複数形成された外周面凸部を有し、上記溝部は、上記周方向において隣り合った２つの上記外周面凸部の間に位置してもよい。

上記金属部材は、上記樹脂外郭の外周面に上記軸方向に沿って配置された第１の金属部と、上記第１の金属部に接続され上記開口端部に上記樹脂外郭の径方向に沿って配置された第２の金属部と、上記第２の金属部に接続され上記樹脂外郭の内周面に上記軸方向に沿って配置された第３の金属部とをさらに有してもよい。

上記電動機は、上記樹脂外郭と上記蓋部材とで覆われた内部空間に配置される回路基板をさらに備え、上記蓋部材は、上記内面部から上記回路基板側に突出し、上記樹脂外郭の内周面に接触する環状突出部をさらに有し、上記第３の金属部は、上記環状突出部と熱的に接触する接触部を有してもよい。

上記第２の金属部または第３の金属部は、上記軸方向から見て、上記フィン部と重なる位置に配置されていてもよい。

上記フィン部は、上記板部に放射状に設けられる複数のフィン部を含んでもよい。

上記電動機は、上記回転子が固定され、上記軸方向に延びる回転シャフトと、上記蓋部材に設けられた、上記回転シャフトを回転自在に支持する第１の軸受を収容する金属製の第１の軸受収容部と、上記樹脂外郭に設けられた、上記回転シャフトを回転自在に支持する上記第２の軸受を収容する金属製の第２の軸受収容部とをさらに備え、上記金属部材は、一端側が上記第１の軸受収容部と接触し、他端側が上記第２の軸受収容部と接触してもよい。

上記電動機は、上記第１の軸受収容部の外周面に装着された防振部材をさらに備え、上記蓋部材は、上記軸方向における上記フィン部側への上記防振部材の移動を規制することで上記防振部材と上記フィン部との間に所定の空隙を形成する規制部をさらに有してもよい。

本発明によれば、放熱性を高めることができる電動機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動機の斜視図である。 上記電動機の断面図である。 上記電動機の蓋部材をフィン側から見た図である。 上記電動機の蓋部材を突起部側から見た図である。 上記電動機の底部側から見た図である。 防振部材を上面側から見た斜視図である。 防振部材を下面側から見た斜視図である。 金属部材の斜視図である。 上記金属部材の側面図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり得ることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、実施形態に係る電動機１の斜視図であり、図２は、実施形態に係る電動機１の断面図である。本実施形態の電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータであり、建物の壁または天井等に取り付けられ、室内外を連通するダクトの送風機の駆動源に用いられる。

［電動機の全体構成］
電動機１は、樹脂外郭１０と、固定子２（固定子鉄心２１）と、回転子３と、蓋部材４と、回路基板５と、金属部材１１とを備える。

以下では、例として、回転磁界を発生する円筒状の固定子２の径方向の内側に、永久磁石部３２を有する円柱状の回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型のブラシレスＤＣモータを電動機１として説明する。

また以下の説明において、回転シャフト６の軸心Ｃは、電動機１の中心軸、つまり回転子３の回転軸でもある。径方向とは、軸心Ｃを通り、軸方向とは直交する方向である。また内径側とは、径方向の内側（円筒状の固定子２の内周面側）であり、外径側とは、径方向の外側（円筒状の固定子２の外周面側）である。さらに、周方向とは、軸心Ｃを中心とする回転方向である。

（回転子）
図２に示すように、回転子３は、環状の永久磁石部３１と、回転子本体３０と、回転シャフト６とを有する。回転子本体３０は、永久磁石部３１に固定される外周面と、回転シャフト６に固定される内周面とを有する。

回転子３は、上記外周面に環状に永久磁石部３１が配置された表面磁石型である。永久磁石部３１は、Ｎ極とＳ極が周方向に等間隔に交互に現れるように、複数（例えば８または１０個）の永久磁石で環状に形成されている。なお、永久磁石部３１は、典型的には、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系合金等の金属焼結体で構成されるが、これ以外にも、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。

回転子本体３０は、外周側鉄心３２と、絶縁部材３３と、内周側鉄心３４とを有する。

外周側鉄心３２は、環状に形成されており、回転子本体３０の外周面を形成する。外周側鉄心３２は、複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。
内周側鉄心３４は、環状に形成されており、回転子本体３０の内周面を形成する複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。内周側鉄心３４の中心には、回転シャフト６が圧入やカシメなどによって固着されている。

絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４との間を電気的に絶縁する。これにより、電動機１の固定子側の静電容量と回転子側の静電容量との差を低減して軸受けの電食を抑制することができる。絶縁部材３３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの誘電体の樹脂で形成されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に固定されている。絶縁部材３３は、環状の成形体であってもよいし、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間にインサート成形等により充填された樹脂材料であってもよい。なお、回転子本体３０が外周側鉄心３２と内周側鉄心３４とに分割されて間に絶縁部材３３が形成された場合を例示したが、回転子本体３０は絶縁部材３３を備えない円筒状の鉄心で形成されてもよい。

（固定子）
固定子２は、固定子鉄心２１と、コイル２２と、インシュレータ（図示略）とを有する。固定子鉄心２１は、例えば複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。固定子鉄心２１は、環状のヨーク部と、ヨーク部から内周側へ突出する複数のティース部とを有する。固定子鉄心２１の各ティース部には、インシュレータを介してコイル２２が巻回されている。複数のコイル２２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相のそれぞれに対応するコイル２２を含む。これらのコイルは、例えば、電気中性点（Ｎ点）で相互に接続される。この固定子２（固定子鉄心２１）の外周面は、樹脂外郭１０で覆われている（図２参照）。固定子２の固定子鉄心２１は、回転子３の永久磁石部３２と径方向に空隙（磁気ギャップ）を介して対向するように配置されている。

（樹脂外郭）
樹脂外郭１０は、絶縁性の樹脂材料で構成される。図１、図２に示されるように、樹脂外郭１０は、軸方向の一端側（本実施形態では回転シャフト６の反出力端部６１側）に開口端部１０１と、軸方向の他端側（本実施形態では回転シャフト６の出力端部６２側）に底部１０２とを有し、中空円筒状に形成される。ここで、反出力端部６１とは、回転シャフト６の出力端部６２とは反対側の端部である。出力端部６２とは、電動機１の負荷側（負荷に接続される側）の端部である。
上述のように、樹脂外郭１０は、固定子２と一体成形される。樹脂外郭１０を構成する樹脂材料は特に限定されず、例えばＢＭＣ（Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステルを主成分とする熱可塑性樹脂）で形成される。

また、樹脂外郭１０は、載置面９を有する。載置面９は、樹脂外郭１０の内周面であって、回転子３から間隙を介して回転シャフト６の反出力端部６１側に設けられる。載置面９は、後述する回路基板５を支持可能に設けられる。本実施形態において載置面９は、樹脂外郭１０の内周面から内径側に突出するように設けられた段部の上記反出力端部６１側の面である。載置面９は、樹脂外郭１０の内周面に、その周方向に連続的に形成されてもよいし、その周方向に間隔をおいて複数個所に形成されてもよい。

図５は、電動機１の底部１０２側から見た図であり、図２、図５に示されるように、樹脂外郭１０の底部１０２は、金属製の第２の軸受収容部８２が収容される筒部１０２ａを、さらに有する。第２の軸受収容部８２は、底部１０２に設けられ、後述する第２の軸受８１を収容する。

筒部１０２ａは、樹脂外郭１０の底部１０２から回転シャフト６の出力端部６２側へ突出しており、第２の軸受収容部８２が備える後述する円筒収容部８２１の外周を囲っている。筒部１０２ａは、当該筒部１０２ａの外周面に、軸方向から見て径方向の内側に窪む第２の凹部１０２１ａと、径方向の外側に突出する第２の凸部１０２２ａとが、交互に設けられている。筒部１０２ａは、軸方向から見た中心に、回転シャフト６が挿通される貫通孔が形成されている。筒部１０２ａは、同筒部１０２ａの内周面側に第２の軸受収容部８１の円筒部８２１を収容することで、第２の軸受収容部８２を保持している。筒部１０２ａの外周面には、第２の凹部１０２１ａ及び第２の凸部１０２２ａと係合する第２の防振部材１２ｂ（後述）が取り付けられる。筒部１０２ａが備える第２の凹部１０２１ａ及び第２の凸部１０２２ａは、第２の防振部材１２ｂに対する回り止めとして機能する。

樹脂外郭１０の外周面１０Ａには、放熱性能を向上させるために、外径方向へ突出する外周面凸部１０ａが軸方向に延びて形成されている。この外周面凸部１０ａは、樹脂外郭１０の周方向に複数形成される。この外周面凸部１０ａが軸方向に延びる長さ、及び、外周面凸部１０ａが外径方向へ突出する突出高さは、適宜設定可能である。

外周面凸部１０ａを形成することによって、樹脂外郭１０の外周面１０Ａにおける表面積を増大することができるため、放熱性を高めることができる。

また樹脂外郭１０には、後述する金属部材１１が配置される溝部１０ｂが設けられる。溝部１０ｂは、第１の溝部１０１ｂと第２の溝部１０２ｂと、第３の溝部１０３ｂと、第４の溝部１０４ｂとを有する。

図１、図２に示されるように、第１の溝部１０１ｂは、樹脂外郭１０の外周面１０Ａのうち外周面凸部１０ａとは重ならない位置に設けられ、樹脂外郭１０の外周面１０Ａに軸方向に沿って形成される。本実施形態では、第１の溝部１０１ｂは、樹脂外郭１０の外周面１０Ａのうち、周方向において隣り合った２つの外周面凸部１０ａの間に位置している。
また、第２の溝部１０２ｂは、開口端部１０１側の第１の溝部１０１ｂに接続され、開口端部１０１に径方向に沿って形成される。また第２の溝部１０２ｂは、軸方向から見て後述する蓋部材４のフィン部４５と重なる位置に形成される。
また第３の溝部１０３ｂは、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂ側の第２の溝部１０２ｂに接続され、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂに軸方向に沿って形成される。また第３の溝部１０３ｂは、軸方向から見て後述する蓋部材４のフィン部４５と重なる位置に形成される。
また第４の溝部１０４ｂは、底部１０２側の第１の溝部１０１ｂに接続され、底部１０２に径方向に沿って形成される。また第４の溝部１０４ｂは、軸方向から見て後述する第２の軸受収容部８２の少なくとも一部と重なる位置に形成される。

溝部１０ｂの幅は、後述する金属部材１１が収容される大きさであればよい。

第１の溝部１０１ｂの内径方向への深さは、特に限られないが、例えば後述する第１の金属部１１Ａが収容される深さである。
第２の溝部１０２ｂの軸方向への深さは、特に限られないが、例えば後述する第２の金属部１１Ｂの軸方向の厚みと同一又は、ほぼ同一である。
第３の溝部１０３ｂの外径方向（樹脂外郭１０側）への深さは、特に限られないが、例えば後述する第３の金属部１１Ｃの径方向の厚みと同一又は、ほぼ同一である。
第４の溝部１０４ｂの軸方向への深さは、特に限られないが、例えば後述する第４の金属部１１Ｄの軸方向の厚みが収容される深さである。

第４の溝部１０４ｂは、後述する第２軸受収容部８２のフランジ部８２２と金属部材１１とを締結させる締結部材Ｎ（例えばねじ）が挿通される、貫通穴１０４１ｂを有する。

（回路基板）
回路基板５は、配線基板５０と、配線基板５０の表面（回転シャフト６の反出力端部６１側の面）に搭載された発熱性を有する電子部品５１とを含む。回路基板５は、円板形状であり、回路基板５の周縁部は、載置面９に支持され、例えば、接着、粘着、ネジ締結、はんだ付け等によって樹脂外郭１０に対して固定される。なお、回路基板５の周縁部に位置決め用の凸部を、そして樹脂外郭１０の内周面に上記凸部と係合する位置決め用の凹部を、それぞれ設けてもよく、これにより回路基板５を周方向に位置決めした状態で載置面９に固定することができる。

電子部品５１は、主として、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等を集積したパワーＩＣ、モータ駆動電流の制御用ＩＣ等の半導体パッケージ部品であるが、コンデンサ等の受動部品であってもよい。

なお、配線基板５０には、電子部品５１のほか、電源ケーブルと接続されるコネクタ部品等の他の部品が搭載されるが、これらの図示は省略する。上記電源ケーブルは、樹脂外郭１０の開口端部１０１の近傍にその周方向の所定角度範囲にわたって形成されたケーブル挿通部（図示略）を通して樹脂外郭１０の外部に引き出され、図示しない電源に接続される。

（軸受）
図２に示すように、第１の軸受７１は、外輪７１１、内輪７１２、複数のボール７１３等を有するボールベアリングである。第２の軸受８１は、外輪８１１、内輪８１２、複数のボール８１３等を有するボールベアリングである。

第１の軸受７１の外輪７１１は、蓋部材４（第１の軸受収容部４１）に固定され、第１の軸受７１の内輪７１２は、回転シャフト６の反出力端部６１側に固定される。第２の軸受８１の外輪８１１は、樹脂外郭１０の底部１０２（第２の軸受収容部８２）に固定される。第２の軸受８１の内輪８１２は、回転シャフト６の出力端部６２に固定される。これにより、回転シャフト６は、第１の軸受７１および第２の軸受８１により、蓋部材４および樹脂外郭１０に対して軸心Ｃのまわりに回転可能に支持される。

第２の軸受収容部８２は、金属製であり、上述したように軸心Ｃを中心とする概ね円筒形状である。第２の軸受収容部８２は、第２の軸受８１を収容する円筒部８２１と、円筒部８２１から外径方向へ延びるフランジ部８２２とを有し、上述した筒部１０２ａに収容される。

フランジ部８２２は、円環状の板形状であり、軸方向から見てフランジ部８２２は上述した第４の溝部１０４ｂと重なる位置に設けられる。

フランジ部８２２は、軸方向から見て、樹脂外郭１０の第４の溝部１０４ｂに形成された貫通穴１０４１ｂと重なる位置に、フランジ穴８２２ａを有する。フランジ穴８２２ａは、貫通穴１０４１ｂを介して、後述する金属部材１１と締結部材Ｎによって締結される。

（蓋部材）
図３は、蓋部材４をフィン部４５側から見た図であり、図４は蓋部材４を突起部４４側から見た図である。

蓋部材４は、第１の軸受収容部４１と、板部４２と、環状突出部４３と、突起部４４と、フィン部４５と、第１の規制部４６と、を有する。蓋部材４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１に取り付けられ、固定される。蓋部材４は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。蓋部材４は、板部４２と、環状突出部４３と、突起部４４と、フィン部４５とがそれぞれ一体に成形される。蓋部材４は例えば、ダイカスト（鋳造）によって成型される。

蓋部材４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１を覆うことで樹脂外郭１０の開口部を閉塞する蓋部材（ブラケット）としての機能と、第１の軸受７１を支持する軸受収容部（ベアリングハウス）としての機能と、電動機内部の電子部品５１で生じた熱を電動機外部へ放熱する放熱部材としての機能を有する。蓋部材４は、図示しない複数のネジ部材を用いて、樹脂外郭１０の開口端部１０１に固定される。

板部４２は、軸心Ｃを中心とする中心孔４０を有する円環形状である。板部４２は、樹脂外郭１０の開口端部１０１を覆う内面部４２４と、内面部４２４とは反対側（反出力端部６１側）の外面部４２３と、を含む。本実施形態では、板部４２の外径は、樹脂外郭１０の開口端部１０１の外径と同一又はほぼ同一の大きさである。また図２、図３に示すように、板部４２の外面部４２３には、第１の軸受収容部４１とフィン部４５と第１の規制部４６とが形成される。板部４２の内面部４２４には、軸方向位置決め部４２０、環状突出部４３および突起部４４が設けられる。

以下、板部４２の内面部４２４に設けられる、軸方向位置決め部４２０、環状突出部４３および突起部４４について説明する。

環状突出部４３は、軸心Ｃを中心とする中空の円筒状であり、板部４２の内面部４２４側から回路基板５側に突出し、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂに接触する。環状突出部４３は、中心孔４０と同一又はほぼ同一の大きさの孔を有し、回転シャフト６が貫通する。環状突出部４３は、回路基板５と対向しており、後述する突起部４４が配置される配置面４３１を有する。

環状突出部４３の軸心Ｃに平行な断面は、概ね長方形状である。また、図４に示すように、環状突出部４３は、切れ目なく周方向に連続的に形成されているが、この限りではなく、一部に切れ目があってもよい。

環状突出部４３は、径方向位置決め部４３０を有する。本実施形態では径方向位置決め部４３０は、樹脂外郭１０の開口端部１０１の内周面に当接し環状突出部４３の外周面に形成されている。すなわち、図２、図４に示すように、径方向位置決め部４３０は、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂに嵌合する円筒面形状である。

突起部４４は、環状突出部４３の配置面４３１に配置され、板部４２の内面部４２４側から回路基板５側に向かって突出し、回路基板５（本実施形態では電子部品５１）に熱的に接触する。

図２、図４に示すように、本実施形態では、突起部４４は、回路基板５上に搭載された電子部品５１に向かって突出する直方体形状のブロックである。さらに、突起部４４は、電子部品５１と対向する対向面４４１を有する。なお、突起部４４の形状は、直方体形状に限られず、例えば、円柱形状であってもよい。

対向面４４１の電子部品５１側から見た形状は、電子部品５１の形状に合わせて形成されてもよく、例えば四角形状の平面である（図４参照）。対向面４４１は、例えば蓋部材４のダイカスト等による成形後、旋盤等により、平面に加工されてもよい。

電子部品５１と突起部４４との間には、電子部品５１側から順に伝熱部材５２と接着部材５３が配置されており、突起部４４の対向面４４１は、伝熱部材５２および接着部材５３を介して電子部品５１と熱的に接触する。対向面４４１と電子部品５１との距離は、伝熱部材５２の厚みと接着部材５３の厚みを足した合計の厚み以下に設定される。これにより、伝熱部材５２および接着部材５３を介して対向面４４１を電子部品５１の上面に安定して接触させることができる。なお、これに限られず、電子部品５１と突起部４４との間には伝熱部材５２または接着部材５３のいずれか一方のみが配置されてもよい。また、蓋部材４は板部４２と一体に形成された突起部４４を備えなくともよく、例えば、蓋部材４の板部４２の内面と電子部品５１との間に、蓋部材４とは別体の金属製の伝熱部材が配置されていてもよい。

伝熱部材５２としては、熱伝導性が良好で、絶縁性が高いものが好ましく、例えばシリコン樹脂製の放熱シートが用いられる。接着部材に関しても同様に、熱伝導性が良好で、絶縁性が高いものが好ましく、例えばシリコン樹脂製の接着剤が用いられる。接着部材５３は、伝熱部材５２と突起部４４とを接着するだけでなく、接着部材５３の変形により、突起部４４と電子部品５１との軸方向の位置のばらつきを吸収する。さらに、接着部材５３は、ヒートシンク４が樹脂外郭１０へ嵌合される際に、突起部４４から電子部品５１への押し付ける力を、接着部材５３の変形により逃がす。これにより、電子部品５１に過度な圧力が加わるのを防ぐとともに、突起部４４と電子部品５１との安定した熱的接続を確保できる。

板部４２は、軸方向位置決め部４２０を有する。図４に示すように、軸方向位置決め部４２０は、板部４２の第１の外周縁部４２２の内面部４２４側に形成される。本実施形態において、第１の外周縁部４２２とは、板部４２の、環状突出部４３よりも外径側の領域である。

軸方向位置決め部４２０は、第１の外周縁部４２２の内面部４２４側に形成され、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する。図２に示すように、軸方向位置決め部４２０は、開口端部１０１に軸心Ｃの方向に当接する。軸方向位置決め部４２０は、例えば蓋部材４のダイカスト等による成形後、旋盤等により、平面に加工されてもよい。本実施形態では、軸方向位置決め部４２０は、軸心Ｃに直交する平面に形成されている。

軸方向位置決め部４２０は、図４に示すように、第１の外周縁部４２２の内面部４２４側全域が軸心Ｃに直交する平面で形成されるが、この限りではない。例えば、蓋部材４の軸方向位置決め部４２０は、開口端部１０１に向かって突出する環状の突出部を有してもよく、樹脂外郭１０の開口端部１０１にはその突出部と対応する環状の溝部を有していてもよい。この突出部の径方向から見た断面は、台形状であってもよいし、曲面形状であってもよい。

また図３、図４に示すように、板部４２の第１の外周縁部４２２の複数個所には、ねじが挿通されるねじ孔部４２１が形成される。ねじ孔部４２１は、本実施形態では、第１の外周縁部４２２に等角度間隔で３箇所設けられる。なお、第１の外周縁部４２２に設けられるねじ孔部４２１の数や位置は適宜変更可能であり、第１の外周縁部４２２にねじ孔部４２１を設けなくともよい。樹脂外郭１０の開口端部１０１には、ねじ孔部４２１と対向する位置にねじ受部（図示略）が形成される。蓋部材４は、各ねじ孔部４２１に挿通される複数のねじによって樹脂外郭１０の開口端部１０１に固定される。この際、蓋部材４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１に対してその周方向に位置決めされる。

以下、板部４２の外面部４２３に設けられる、第１の軸受収容部４１、フィン部４５および第１の規制部４６について説明する。

フィン部４５は、板部４２の外面部４２３に設けられ、軸方向へ突出し、径方向に延びる。フィン部４５は、複数のフィンを含み、板部４２の中心孔４０を中心に放射状に設けられる。

蓋部材４は、電子部品５１で生じた熱を、上述した突起部４４を介してフィン部４５へと伝達し、さらにフィン部４５を介して電動機１の外部に放熱させる。本実施形態では、その上、電動機１の外部においてフィン部４５の備える複数のフィン同士の間を流れる空気により、電動機１の冷却効果をより高めることができる。なお、フィン部４５の材質は、アルミニウムに限らずアルミニウム合金や、マグネシウム合金など放熱フィンに好適なものを適宜選択することが可能である。

第１の軸受収容部４１は、回転シャフト６を回転自在に支持する第１の軸受７１を収容する。第１の軸受収容部４１は、軸心Ｃを中心とし、回転シャフト６が貫通する円筒形状を有し、第１の軸受７１を収容する。本実施形態では、第１の軸受収容部４１に収容される第１の軸受７１は、フィン部４５の軸方向への突出高さよりも高い位置に設けられる。

第１の軸受収容部４１の外周面には、周方向に交互に設けられた第１の凹部４１１ａ及び第１の凸部４１２ａが形成される。第１の軸受収容部４１の外周面は、第１の凹部４１１ａ及び第１の凸部４１２ａに係合する後述する第１の防振部材１２ａが取り付けられる。本実施形態において第１の凹部４１１ａ及び第１の凸部４１２ａは、第１の軸受収容部４１の外周面の軸方向両端まで、軸方向に沿って形成されるがこれに限らず、第１の凹部４１１ａ及び第１の凸部４１２ａは、第１の軸受収容部４１の外周面の軸方向に沿って、第１の軸受収容部４１の外周面の軸方向の一部に形成されてもよい。

第１の規制部４６は、蓋部材４の外面部４２３側に設けられ、後述する第１の防振部材１２ａと接触する第１の規制面４６Ａを有する。第１の規制面４６Ａは、第１の防振部材１２ａがフィン部４５側へ移動するのを規制している。本実施形態では、第１の規制面４６Ａは、軸方向で第１の防振部材１２ａとフィン部４５との間に配置され、上述したように第１の防振部材１２ａとフィン部４５との間に所定の空隙Ｈ１を形成する。

第１の規制部４６は、軸心Ｃを中心に第１の軸受収容部４１の周囲を囲う円環状である。所定の空隙Ｈ１とは、第１の防振部材１２ａに対して軸方向のフィン部４５側への外力が働いた際に、第１の防振部材１２ａとフィン部４５とが接触しない程度の空隙であればよく、例えば２ｍｍである。

（防振部材）
図６は防振部材１２を上面側から見た斜視図であり、図７は防振部材１２を下面側から見た斜視図である。

防振部材１２は、蓋部材４側に取り付けられる第１の防振部材１２ａと、樹脂外郭１０の底部１０２側に取り付けられる第２の防振部材１２ｂと、を有する。本実施形態では、第１の防振部材１２ａと第２の防振部材１２ｂとを形状が共通の部材とすることで、２つの防振部材１２ａ、１２ｂを区別なく取り付けることができる。なお、第１の防振部材１２ａと第２の防振部材１２ｂとは形状が異なっていてもよい。

防振部材１２は、例えば防振ゴムであり、振動エネルギーの吸収性に優れた材料が用いられる。

第１の防振部材１２ａは、図６、図７に示すように、中空の円筒形状である。第１の防振部材１２ａの内周側には、第１の軸受収容部４１の第１の凹部４１１ａと係合する第１の係合凸部１２１ａと、第１の軸受収容部４１の第１の凸部４１２ａと係合する第１の係合凹部１２２ａと、が形成される。また、第１の防振部材１２ａの下面１２３ａには、当該下面１２３ａからフィン部４５側へと突出する環状の第１の接触部１２４ａが形成される。ここで、第１の防振部材１２ａの下面１２３ａとは、第１の防振部材１２ａが蓋部材４の第１の軸受収容部４１に取り付けられた状態において、フィン部４５側に位置する面を指す。

第１の接触部１２４ａが上述した第１の規制面４６Ａと接触することで、第１の防振部材１２ａは蓋部材４に対して軸方向に位置決めされる。これにより、蓋部材４側に形成された第１の規制部４６だけでなく、第１の防振部材１２ａ側に形成された第１の接触部１２４ａによっても、第１の防振部材１２ａの下面１２３ａとフィン部４５との間に空隙を形成することができる。また本実施形態において下面１２３ａからフィン部４５側へと突出する第１の接触部１２４ａは、周方向に繋がった環状に形成されているがこれに限らず、複数の突起が周方向に環状に並ぶようにして形成されてもよい。

第１の防振部材１２ａの外周面には、第１の取付金具Ｇ１が装着され、第１の取付金具Ｇ１は、例えばダクト等に固定するための固定具（不図示）が取り付けられる。

第２の防振部材１２ｂは、図６、図７に示すように中空の円筒形状である。第２の防振部材１２ｂの内周側には、樹脂外郭１０の筒部１０２ａに形成された第２の凹部１０２１ａと係合する第２の係合凸部１２１ｂと、筒部１０２ａに形成された第２の凸部１０２２ａと係合する第２の係合凹部１２２ｂとが形成される。

また、第２の防振部材１２ｂの下面１２３ｂには、当該下面１２３ｂから樹脂外郭１０の底部１０２側へと突出する環状の第２の接触部１２４ｂが形成される。ここで、第２の防振部材１２ｂの下面１２３ｂとは、第２の防振部材１２ｂが樹脂外郭１０の筒部１０２ａに取り付けられた状態において、底部１０２側に位置する面を指す。

第２の接触部１２４ｂは、上述した樹脂外郭１０の底部１０２と接触し、第２の防振部材１２ｂが樹脂外郭１０に対して軸方向に位置決めされる。

第２の防振部材１２ｂの外周面には、第１の防振部材１２ａと同様に、第２の取付金具Ｇ２が装着され、第２の取付金具Ｇ２は、例えばダクト等に固定するための固定具（不図示）が取り付けられる。上述した第１の取付金具Ｇ１と第２の取付金具Ｇ２とに固定具が取り付けられることで、電動機１がダクト等に固定される。

［蓋部材の作用］
上述のように、本実施形態の蓋部材４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する軸方向位置決め部４２０と、樹脂外郭１０の開口端部１０１の内周面に当接する径方向位置決め部４３０とを有する。このため、樹脂外郭１０への蓋部材４の組み付けと同時に、樹脂外郭１０に対して蓋部材４が軸方向および径方向のそれぞれの方向に位置決めされる。

より具体的には、蓋部材４に、樹脂外郭１０に対する蓋部材４の軸方向の相対位置を位置決めする軸方向位置決め部４２０が設けられるとともに、回路基板５の電子部品５１に対する蓋部材４の軸方向の相対位置を位置決めする突起部４４の対向面４４１が設けられる。そのため、蓋部材４の樹脂外郭１０に対する軸方向の相対位置の精度が確保される。これにより、電子部品５１に過度な圧力が加わるのを防ぐとともに、電子部品５１から蓋部材４へと安定的に伝熱し、電動機１の外部へと十分に放熱することができる。

また、蓋部材４に径方向位置決め部４３０が形成されていることにより、蓋部材４と樹脂外郭１０の径方向との組立時に生じる各部品同士の相対位置（一方の部品の位置を基準としたときの他方の部品の位置）のばらつきを小さくできるので、蓋部材４の突起部４４の対向面４４１を、樹脂外郭１０に固定された回路基板５上の電子部品５１に軸方向に精度よく対向させることができる。これにより、電子部品５１から蓋部材４へと安定的に伝熱し、電動機１の外部へと十分に放熱することができる。

また、軸方向におけるフィン部４５側への第１の防振部材１２ａの移動が、第１の規制部４６の第１の規制面４６Ａによって規制されることで、軸方向で第１の防振部材１２ａの下面１２３ａとフィン部４５との間に所定の空隙Ｈ１が形成される。これにより、フィン部４５が第１の防振部材１２ａ覆われてフィン部４５からの放熱が第１の防振部材１２ａによって遮られることを抑制し、放熱性を向上させることができる。さらに、上述の所定の空隙Ｈ１が形成されることで、第１防振部材１２ａの外周面に取り付けられた第１の取付金具Ｇ１と蓋部材４のフィン部４５とが接触するのを防止でき、これにより、いずれも金属で形成された第１の取付金具Ｇ１と蓋部材４とが直接接触してしまうことによる破損を防止できる。

図８は金属部材１１の斜視図であり図９は金属部材１１の側面図である。

（金属部材）
金属部材１１は、図１、図２、図８、図９に示されるように、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂから底部１０２までの外形に沿って、折れ曲がった形状に形成される。金属部材１１は、上述した溝部１０ｂに収容される。

金属部材１１は、例えば導電性の金属材料（ステンレス鋼のＳＵＳ３０４など）を帯状に加工して形成される。なお、金属部材１１は、合金で形成されていてもよい。

また図９、図１０に示されるように、金属部材１１は、第１の金属部１１Ａと第２の金属部１１Ｂと第３の金属部１１Ｃと第４の金属部１１Ｄとを有する。

第１の金属部１１Ａは、樹脂外郭１０の外周面１０Ａに軸方向に沿って配置され、第１の溝部１０１ｂに収容される。本実施形態では、第１の溝部１０１ｂは、樹脂外郭１０の外周面１０Ａのうち、周方向において隣り合った２つの外周面凸部１０ａの間に位置している。
第２の金属部１１Ｂは、開口端部１０１側の第１の金属部１１Ａに連続し開口端部１０１に樹脂外郭１０の径方向に沿って配置され、第２の溝部１０２ｂに収容される。
第３の金属部１１Ｃは、第２の金属部１１Ｂに連続し樹脂外郭１０の内周面１０Ｂに軸方向に沿って配置され、第３の溝部１０３ｂに収容される。
第４の金属部１１Ｄは、第１の金属部１１Ａに連続し第２の軸受収容部８２と接触する。第４の金属部１１Ｄは、底部１０２に径方向に沿って配置され、第４の溝部１０４ｂに収容される。

本実施形態では、金属部材１１（第１の金属部１１Ａ～第４の金属部１１Ｄ）が、樹脂外郭１０に形成された対応する溝部１０ｂ（第１の溝部１０１ｂ～第４の溝部１０４ｂ）に収容されることにより、金属部材１１が周方向にずれて固定されてしまうことを防止できる。また、金属部材１１が厚みの大きな板状の部材で形成された場合であっても、樹脂外郭１０の外周面から金属部材１１が突出することを抑制できる。

また、本実施形態の樹脂外郭１０には、樹脂外郭１０の外周面１０Ａから外径方向へ突出する外周面凸部１０ａが周方向に複数形成されているため、樹脂外郭１０の外周面１０Ａにおいて外周面凸部１０ａの間に位置する部分は、電動機１の外部を流れる空気が通過しにくい。そこで本実施形態では、樹脂外郭１０の外周面１０Ａに形成された第１の溝部１０１ｂを、周方向において隣り合った２つの外周面凸部１０ａの間に位置させている。これにより、樹脂外郭１０の外周面１０Ａで周方向に隣り合った２つの外周面凸部１０ａの間に、金属部材１１の第１の金属部１１Ａを位置させることができ、樹脂外郭１０の外周面１０Ａにおいて空気が通過しにくい部分の熱を、金属部材１１を介して蓋部材４に伝えることで、放熱性を高めることができる。

なお、第１の金属部１１Ａは、帯状の板で形成された場合を例示したがこれに限らず、樹脂外郭１０の外周面凸部１０ａと同様の径方向に突出するフィン形状であってもよいし、定格銘板が用いられてもよい。定格銘板の場合、定格銘板に接続され、定格銘板の軸方向の両端から延びる帯状の金属板が配置されてもよい。これにより、樹脂外郭１０の外周面１０Ａにおける表面積を増大することができるため、放熱性を高めることができる。

また第１の金属部１１Ａが樹脂外郭１０の外周面凸部１０ａと同様のフィン形状である場合、樹脂外郭１０の外周面１０Ａにおける表面積を増大することができるため、放熱性を高めることができる。

本実施形態において、第２の金属部１１Ｂは、蓋部材４の軸方向位置決め部４２０と所定の間隔をもって対向する。また第２の金属部１１Ｂは、図１、図２に示されるように、軸方向から見て、フィン部４５と重なる位置に配置される。所定の間隔とは特に限られないが、例えば０．３ｍｍである。

第３の金属部１１Ｃは、環状突出部４３（径方向位置決め部４３０）と熱的に接触するとともに弾性的に接触する弾性接触部１１１Ｃを有する。ここで、熱的に接触（接続）するとは、互いに接触（接続）した２つの部材間で熱伝導により伝熱していることを指す。また第３の金属部１１Ｃは、軸方向から見て、フィン部４５と重なる位置に配置される。

弾性接触部１１１Ｃは、蓋部材４が樹脂外郭１０にはめ込まれたときに、樹脂外郭１０の内周面１０Ｂの第３の溝部１０３ｂへ、環状突出部４３によって押し込まれる。このとき、金属部材１１の弾性接触部１１１Ｃが蓋部材４と弾性的に接触することにより、金属部材１１と蓋部材４との導通状態を安定的に得ることができる。第３の金属部１１Ｃの軸方向への長さは、環状突出部４３の軸方向への長さと同一又はほぼ同一である。第３の金属部１１Ｃは、環状突出部４３によって樹脂外郭１０の内周面１０Ｂ側へ押し込まれたときに、第３の溝部１０３ｂに収容される場合を例示したが、これに限らず、弾性接触部１１１Ｃの一部が、第３の溝部１０３ｂから内径方向へ突出してもよい。

第４の金属部１１Ｄは、樹脂外郭１０の底部１０２側の第１の金属部１１Ａに設けられ、第１の金属部１１Ａと連続する屈曲部１１１Ｄと、屈曲部１１１Ｄに連続し内径方向へ延びる直線部１１２Ｄとを有する。

屈曲部１１１Ｄは、底部１０２に沿って屈曲した形状に形成される。屈曲部１１１Ｄは、樹脂外郭１０への取り付けを考慮したばね性を有する。また直線部１１２Ｄは、締結穴１１３Ｄと判別穴１１４Ｄとを有する。締結穴１１３Ｄは、軸方向から見て、第４の溝部１０４ｂの貫通穴１０４１ｂ、及び、第２軸受収容部８２のフランジ穴８２２ａと、重なる位置に設けられる。判別穴１１４Ｄは、締結穴１１３Ｄよりも屈曲部１１１Ｄ側に位置する。そして締結部材Ｎによって、貫通穴１０４１ｂを介して締結穴１１３Ｄとフランジ穴８２２ａとが締結される。また判別穴１１４Ｄは、本実施形態における電動機１に取り付けられる金属部材１１と他の電動機に用いられる金属部材とを識別するための穴である。

これにより、蓋部材４に配置された第１の軸受収容部４１と、樹脂外郭１０に配置された第２の軸受収容部８２とが導通される。

（金属部材の作用）
電動機１は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動される場合に、第１の軸受収容部４１と第２の軸受収容部８２とが電気的に導通していないことで、第１の軸受７１の内輪７１２と外輪７１１との間、および第２の軸受８１の内輪８１２と外輪８１１との間に、それぞれ電位差（軸電圧）が生じる。

この軸電圧が軸受の内部にある油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受の内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。電食は、第１の軸受７１の内輪７１２と外輪７１１との間、および第２の軸受８１の内輪８１２と外輪８１１との間のそれぞれの軸電圧が高いときに生じる放電（電気火花）によって、軸受が損傷する現象である。軸受に電食が発生すると、軸受の転走面に生じた傷によって軸受の回転時に異音が生じたり、電動機の回転効率の低下を招いたりしてしまう。

金属部材１１は、第１の軸受７１が収容される第１の軸受収容部４１と、第２の軸受８１が収容される第２の軸受収容部８２と、を導通させることにより、第１の軸受７１および第２の軸受８１の各々の外輪７１１、８１１の電位を同電位とすることができ、各軸受の内外輪間の電位差を相対的に小さくすることで電食の発生を抑制できる。本実施形態では、金属部材１１の一端側である第３の金属部１１Ｃが、第１の軸受収容部４１（蓋部材４）に接触し、金属部材１１の他端側である第４の金属部１０４ｂが、第２の軸受収容部８２に接触することで、第１の軸受収容部４１と第２の軸受収容部８２とが導通されている。

また、固定子２で発生した熱を樹脂外郭１０の外周面１０Ａに配置された第１の金属部１１Ａから第３の金属部１１Ｃへ伝え、第３の金属部１１Ｃに熱的に接触する環状突出部４３からフィン部４５を介して放熱される。これにより、通電により発熱するコイル２２と固定子鉄心２１で発生した熱を、放熱性の高いフィン部４５を有する蓋部材４へ伝えることができるので、電動機１の放熱特性を向上させることができる。一例として、本実施形態では、樹脂外郭１０の材料であるＢＭＣの熱伝導率が約０．９（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるのに対し、金属部材１１の材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の熱伝導率が約１６．７（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、金属部材１１は樹脂外郭１０よりも熱伝導率が１０倍以上高い。そして、蓋部材４の材料であるアルミニウムの熱伝導率が約２３０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるから、蓋部材４は樹脂外郭１０よりも熱伝導率が２００倍以上高い。したがって本発明では、固定子３で生じた熱を、樹脂外郭１０よりも熱伝導率が高い金属部材１１を介して、熱伝導率が更に高い蓋部材４へと伝え、電動機１の放熱特性を向上させることができる。

第２の金属部１１Ｂは、蓋部材４の軸方向位置決め部４２０と所定の間隔をもって対向するが、これに限らず、軸方向位置決め部４２０と接触してもよい。この場合、固定子２で発生した熱は、軸方向位置決め部４２０を介してフィン部４５へ伝わり、そのフィン部４５の熱が内径方向へ伝わり、その伝わった熱が複数のフィン部４５へ放射状に拡散されて放熱される。これにより、環状突出部４３だけでなく蓋部材４全体を使って固定子２で発生した熱を放出することができるため、電動機１の放熱特性を向上させることができる。

また、樹脂外郭１０の外周面１０に第１の溝部１０１ｂが設けられているため、図２に示されるように、固定子２と第１の金属部１１Ａとの距離が短くなるため、より固定子２で発生した熱を放出しやすくなる。

さらに第４の金属部１１Ｄの屈曲部１１１Ｄは、ばね特性を有しているため、金属部材１１と樹脂外郭１０とを取り付けるときに、第１の金属部１１Ａと第１の溝部１０１ｂとの接触面積（接触密度）を増加させるように取り付けることが可能となる。そのため、固定子２で発生した熱を第１の金属部１１Ａを介して放出しやすくなる。

＜変形例＞
以上の各本実施形態では、金属部材１１が樹脂外郭１０の外周面１０Ａから開口端部１０１に沿って樹脂外郭１０の内周面１０Ｂに沿うように形成されたが、勿論これに限られず、蓋部材４に直接取り付けられてもよい。つまり、樹脂外郭１０の外周面１０Ａに配置された金属部材１１が軸方向に沿って延び、蓋部材４の外面部４２３に接触する構成であってもよい。また本実施形態において金属部材１１は単数であったが、金属部材１１は複数であってもよく、これにより、放熱性を向上させることができる。

さらに本実施形態において、金属部材１１は、樹脂外郭１０に直接接触しているが、これに限らず、熱伝導性に優れた接着剤等を介して樹脂外郭１０に熱的に接続されてもよい。

１…電動機
２…固定子
２１…固定子鉄心
３…回転子
３１…永久磁石部
３２…外周側鉄心
３３…絶縁部材
３４…内周側鉄心
４…蓋部材
４１…第１の軸受収容部
４２…板部
４３…環状突出部
４４…突起部
４２０…軸方向位置決め部
４３０…環状突出部
５…回路基板
５１…電子部品
５２…伝熱部材
６…回転シャフト
１０…樹脂外郭
１０１…開口端部
１１…金属部材
Ｃ…軸心

Claims (9)

1. 軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、
   前記樹脂外郭と一体的に形成されたコイルおよび固定子鉄心を備える固定子と、
   前記固定子の内径側に配置された回転子と、
   前記樹脂外郭の前記開口端部を覆う内面部と前記内面部とは反対側の外面部と前記外面部から前記軸方向に突出するフィン部とを有する金属製の蓋部材と、
   前記樹脂外郭の外周面に配置され、前記樹脂外郭の外周面および前記蓋部材と熱的に接続される金属部材と
   を備える電動機。
2. 請求項1に記載の電動機であって、
   前記樹脂外郭の前記外周面は、前記軸方向に沿った溝部を有し、
   前記金属部材の少なくとも一部は、帯状であるとともに前記溝部に収容される
   電動機。
3. 請求項２に記載の電動機であって、
   前記樹脂外郭は、前記外周面から外径方向へ突出し周方向に複数形成された外周面凸部を有し、
   前記溝部は、前記周方向において隣り合った２つの前記外周面凸部の間に位置する
   電動機。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記金属部材は、前記樹脂外郭の外周面に前記軸方向に沿って配置された第１の金属部と、前記第１の金属部に接続され前記開口端部に前記樹脂外郭の径方向に沿って配置された第２の金属部と、前記第２の金属部に接続され前記前記樹脂外郭の内周面に前記軸方向に沿って配置された第３の金属部とをさらに有する
   電動機。
5. 請求項４に記載の電動機であって、
   前記電動機は、前記樹脂外郭と前記蓋部材とで覆われた内部空間に配置される回路基板をさらに備え、
   前記蓋部材は、前記内面部から前記回路基板側に突出し、前記樹脂外郭の内周面に接触する環状突出部をさらに有し、
   前記第３の金属部は、前記環状突出部と熱的に接触する接触部を有する
   電動機。
6. 請求項４又は５に記載の電動機であって、
   前記第２の金属部または第３の金属部は、前記軸方向から見て、前記フィン部と重なる位置に配置される
   電動機。
7. 請求項1～６のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記フィン部は、前記板部に放射状に設けられる複数のフィン部を含む
   電動機。
8. 請求項１～７のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記電動機は、
   前記回転子が固定され、前記軸方向に延びる回転シャフトと、
   前記蓋部材に設けられた、前記回転シャフトを回転自在に支持する第１の軸受を収容する金属製の第１の軸受収容部と、
   前記樹脂外郭に設けられた、前記回転シャフトを回転自在に支持する前記第２の軸受を収容する金属製の第２の軸受収容部と
   をさらに備え、
   前記金属部材は、一端側が前記第１の軸受収容部と接触し、他端側が前記第２の軸受収容部と接触する
   電動機。
9. 請求項８に記載の電動機であって、
   前記電動機は、
   前記第１の軸受収容部の外周面に装着された防振部材をさらに備え、
   前記蓋部材は、前記軸方向における前記フィン部側への前記防振部材の移動を規制することで前記防振部材と前記フィン部との間に所定の空隙を形成する規制部をさらに有する
   電動機。

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