JP3262716B2 - モールド型モータ - Google Patents
モールド型モータInfo
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Description
から出る熱をモールド部を介してケーシングに伝達する
モールド型モータに関するものである。
ツキが生じることが知られている。そのため工作機械等
に用いられるモータとしては、モータの温度が必要以上
に高くならないように、モータの内部の熱を外部に積極
的に放出できるモールド型モータが使用されている。モ
ールド型モータは、ステータコアの端部から突出する巻
線のエンド部分とケーシングの内壁部との間に絶縁性封
止材料が充填されてモールド部が形成された構造を有し
ている。このモータでは、巻線のエンド部分から出る熱
をモールド部を介してケーシングに伝達して、モータの
内部の熱を積極的に外部に放出している。
タの構造では、モータの内部温度を下げることに限界が
あり、更に発熱する状態(ワッテージの高い状態)でモ
ータを使用することができない問題があった。
いモールド型モータを提供することにある。
製造の容易なモールド型モータを提供することにある。
に巻線が巻装されたステータが、金属製の筒状のケーシ
ングの内部にステータコアをケーシングの内壁面と密着
させるようにして収納され、ステータコアの端部から突
出する巻線のエンド部分とケーシングとの間に絶縁性封
止材料が充填されてモールド部が形成され、巻線のエン
ド部分から出る熱をモールド部を介してケーシングに伝
達するモールド型モータを改良の対象とする。
てもよく、例えば金属製のパイプを加工して形成した
り、鋳造や押し出し成形によりケーシングを形成しても
よい。また通常、このケーシングの両端には、ロータの
回転軸を支持するベアリングが取り付けられたエンドブ
ラケットが配置される。
分とケーシングとの間にあればよいが、巻線のエンド部
分を全体的に覆うようにモールド部が形成されていても
よい。
の端部の内側に、ケーシングの端部の内壁面と密着する
ように、絶縁性封止材料よりも熱伝導性に優れた熱伝導
性材料からなる熱伝導部材を配置する。そしてこの熱伝
導部材を、巻線のエンド部分から発生する熱をケーシン
グに全体的に伝達できるように形成する。ここで巻線の
エンド部分から発生する熱をケーシングに全体的に伝達
するには、巻線のエンド部分の周囲(または外周部)を
熱伝導部材によりほぼ全体的に囲むようにするのが好ま
しい。このようにすると巻線のエンド部分から出た熱
は、熱伝導部材を介してケーシングに放熱されるので、
放熱効率が上がり、モータの内部温度を従来よりも数℃
低下させることができる。これは従来のモールド部の一
部を熱伝導部材により置き換えて熱伝導率の高い部材の
厚み寸法(径方向寸法)を長くしたことと、熱伝導部材
をケーシングの内壁面に密着させたこととによる相乗的
な効果である。熱伝導部材をケーシングの内壁面に密着
させないで、モールド部に埋設する構造でも、モールド
部の一部が熱伝導部材により置き換えられることには変
わりがないから、それでも放熱効率は上がる。しかしな
がらその場合には、熱伝導部材をケーシングの内壁面に
密着させた場合に比べて、放熱効率が下がる上、熱伝導
部材の取付構造が複雑になって実用的ではない。
に、それぞれ熱伝導部材を配置するのが好ましい。しか
しながらエンコーダ等の電子機器を実装するスペースを
確保する等の理由から、電子機器を配置する側にはモー
ルド部を形成できない場合もある。このような場合に
は、モールド部を形成できる部分にだけ、熱伝導部材を
配置すればよい。
伝導性材料としては、一般的には銅、アルミニューム、
鉄等の熱伝導率の高い金属材料が用いられる。熱伝導率
は、銅がアルミニュームより高く、アルミニュームが鉄
よりも高くなるが、銅は値段が高いため、モータの価格
を下げるためには、アルミニュームや鉄を用いるのが好
ましい。絶縁性封止材料としてBMC(Bulk Molding C
ompounds)等の高熱伝導性樹脂を用いた場合でも、その
熱伝導率は1〜4ワット/メートル・ケルビン(W/m
・K)であるが、銅、アルミニューム、鉄の熱伝導率は
70〜380ワット/メートル・ケルビンと桁違いに大
きい。したがって熱伝導部材を金属により形成すると、
放熱効率は大幅によくなる。
属の熱伝導部材で置き換えてしまえば、放熱効率は最も
よくなる。しかしながら巻線との間の絶縁性の確保や、
組み立てに必要なスペースの確保の理由で、モールド部
を全て金属の熱伝導部材で置き換えることはできない。
そこで実際的には、絶縁性の確保及び組み立てスペース
の確保を考慮して、できるだけ熱伝導部材の体積比率を
高めるようにするのが好ましい。
ら発生する熱を全体的にケーシングに伝達できるもので
あればよい。例えばケーシングの内壁面に粘着剤を介し
て接合される金属製のテープや高熱伝導性樹脂テープに
より熱伝導部材を構成してもよい。しかしながら加工や
価格の点を考慮すると、単純な構造が好ましい。例え
ば、熱伝導部材として、筒状の金属リングに周方向に所
定の間隔をあけて対向する一対の端面を形成するように
分離スリットを形成して構成した分離スリット付き熱伝
導部材を用いることができる。このような分離スリット
付き熱伝導部材を用いる場合には、前述の一対の端面が
近付くように圧縮した状態でケーシングの端部の内側に
分離スリット付き熱伝導部材を嵌合する。このような分
離スリット付き熱伝導部材を用いると、熱伝導部材の取
付け(挿入)が簡単であり、製造効率が上がる。なお分
離スリットのスリット幅寸法を適宜に設定することによ
り、分離スリット付き熱伝導部材のバネ性を任意に設定
することができる。
らなるリング状熱伝導部材を用いることができる。この
場合には、リング状熱伝導部材をケーシングの端部の内
側に圧入、焼き嵌めまたは冷やし嵌めすればよい。焼き
嵌めする場合には、ケーシングを加熱して内径を大きき
しておき、その中にリング状熱伝導部材を挿入すればよ
い。また冷し嵌めする場合には、リング状熱伝導部材を
冷して外径寸法を小さくした後に、ケーシングの内部に
挿入すればよい。このような構造でも、簡単且つ安価に
放熱効率を上げることが可能になる。
タの一つの実施の形態で用いるステータ側の構造を半部
断面図で示した図である。また図2は、このステータ側
の構造の巻線を除いた状態における分解斜視図である。
これらの図において、1はアルミニュームまたは鉄を用
いて形成された筒状のケーシングである。このケーシン
グ1は、押し出し成形と機械加工とを併用して形成して
ある。ケーシング1の両端部の内周縁部には、図示しな
いエンドブラケットの周壁部が嵌合される2段構造の環
状の嵌合用段部2,3が形成されている。図示しないエ
ンドブラケットには、ロータの回転軸が回転自在に支持
されるベアリングがそれぞれ固定されている。
テータコアであり、ステータコア4の内周部には、ステ
ータ側磁極を形成するための複数の突極部が周方向に間
隔をあけて形成されている。隣接する突極部に形成され
たスロット内に順次巻線が挿入されて、巻線がステータ
コア4に巻装されている。5及び6は、ステータコア4
に巻装された巻線のエンド部分である。
ケーシング1の内部にステータコア4が圧入される。図
1で見てケーシング1の内部の左側端部の近くには、ス
テータコア4の端面と接触する環状の段部1aが形成さ
れており、この段部1aによりステータコア4の挿入位
置が決められている。
入された状態で、ステータコア4の長手方向(ロータの
回転軸の軸線方向)の両側に位置するケーシングの両端
部の内部には、その内壁面と密着するようにして、分離
スリット付の熱伝導部材7,8が嵌合されている。この
熱伝導部材7,8は、例えばアルミニュームや鉄の板を
丸め、その突き合わされる両端部の間に分離スリット7
a,8aを形成することにより製造することができる。
またアルミニュームや鉄の管をリング状即ち環状に切断
し、その環状壁部の一部に壁部を周方向に分離する分離
スリット7a及び8aを入れて熱伝導部材7,8を構成
してもよい。分離スリット7a及び8aの幅寸法(周方
向の寸法)は、分離スリット7a及び8aを間に挟んで
対向する壁部の端部を近付けることにより、所定のバネ
力が発生するように定められている。具体的には、熱伝
導部材7,8の外径寸法は、ケーシング1の両端部の内
径寸法よりも僅かに大きい。そして分離スリット7a,
8aの幅寸法は、分離スリット7a,8aの幅寸法が小
さくなるように熱伝導部材7,8が圧縮された状態で、
熱伝導部材7,8のケーシング1内への挿入を許容し且
つ熱伝導部材7,8の外周面をケーシング1の内周面に
密着させることを可能にするバネ力を発生するように定
めてある。これら分離スリット付の熱伝導部材7,8
は、ステータコア4に巻線を巻装する前に、ケーシング
1の内部に嵌合される。
その後に熱伝導部材7,8をケーシング1の両端部に嵌
合させた後、公知の方法を用いてステータコア4のスリ
ットに絶縁被覆した巻線導体を順次挿入して、巻線をス
テータコア4に巻装する。巻線は、ステータコア4の長
手方向(鋼板の積層方向)の両側に、巻線のエンド部分
5及び6が出た状態でステータコア4に巻装される。次
に、巻線のエンド部分5及び6を熱伝導部材7,8に近
付ける方向(径方向外側)に向けて変形(付勢)しかつ
巻線のエンド部分5及び6の周囲にモールド部9及び1
0を形成するための治具(図示せず)がケーシング1の
内部に挿入される。そして、その後治具と熱伝導部材
7,8との間の空間に、絶縁性封止材料が充填されて硬
化されて、モールド部9及び10が形成される。その後
治具が除去されて図1に示すようなステータ側の構造が
完成する。本実施例では、絶縁性封止材料として、BM
C(Bulk Molding Compounds)等のコイル封入剤と呼ば
れる高熱伝導性樹脂を用いている。絶縁性封止材料とし
ては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に金属粉末を添
加したもの等も用いることができる。
の両端には、ダイキャスト成形により作ったベアリング
付のエンドブラケットが嵌合され、同時にケーシング1
の内部にロータが収納されてモールド型モータが完成す
る。なおエンドブラケットを嵌合した後に、モールド部
9及び10を形成してもよいのは勿論である。
mmのケーシング1と、嵌合された状態で径方向の厚み
寸法が6mmとなる熱伝導部材7,8とを用い、しかも
巻線のエンド部分5及び6の最も内側に位置する部分と
熱伝導部材7,8の内面との間の寸法が6mmとなるよ
うにしてモールド部9及び10を形成した試験用のモー
タと、同じ条件で熱伝導部材7,8を入れなかったモー
タとについて試験を行ったところ、本発明を適用したモ
ータのほうが、モータの内部温度が数度℃程度低下する
ことが確認された。数値でみると僅かな温度低下のよう
に思えるが、この程度の温度低下が得られれば、従来よ
りもワッテージが高い状態でモータを使用することが可
能になり、実用上の効果は非常に高いものとなる。
リット付の熱伝導部材7,8を用いたが、分離スリット
を有しない環状の金属リングからなるリング状熱伝導部
材を用いてもよい。この場合には、リング状熱伝導部材
をケーシングの端部の内側に圧入、または焼き嵌め、ま
たは冷し嵌めする。その他の構成は、図1の例と同様で
ある。
伝導部材7,8を配置しているが、ケーシング1の一方
の端部側の内部にエンコーダ等の電子部品を収納するた
めに、スペースが無い場合には、ケーシング1の他方の
端部側の内部だけに熱伝導部材を配置してもよい。
周面に沿う円弧状の複数の円弧状熱伝導部材によって構
成してもよい。このような円弧状熱伝導部材を用いる場
合には、例えばケーシングの端部の内周面に円弧状熱伝
導部材を圧入できる複数の溝を形成し、この溝に円弧状
熱伝導部材を圧入すればよい。またモールド部との接触
面積を増加させるために、熱伝導部材の内周面に凹凸を
形成してもよい。
出た熱は、熱伝導部材を介してケーシングに放熱される
ので、放熱効率が上がり、モータの内部温度を従来より
も低下させることができる。
態で用いるステータ側の構造を半部断面図で示した図で
ある。
る分解斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ステータコアに巻線が巻装されたステー
タが、金属製の筒状のケーシングの内部に前記ステータ
コアを前記ケーシングの内壁面と密着させるようにして
収納され、前記ステータコアの端部から突出する前記巻
線のエンド部分と前記ケーシングとの間に絶縁性封止材
料が充填されてモールド部が形成され、 前 記ケーシングの少なくとも一方の端部の内側に、前記
ケーシングの前記端部の内壁面と密着するように、前記
絶縁性封止材料よりも熱伝導性に優れた熱伝導性材料か
らなる熱伝導部材が配置され、 前記巻線のエンド部分から発生する熱を前記ケーシング
に全体的に伝達するように前記熱伝導部材が形成されて
いるモールド型モータであって、 前記熱伝導部材として、筒状の金属リングに周方向に所
定の間隔をあけて対向する一対の端面を形成するように
分離スリットが形成されて構成された分離スリット付き
熱伝導部材が用いられ、 前記分離スリット付き熱伝導部材は前記一対の端面が近
付くように圧縮された状態で前記ケーシングの前記端部
の内側に嵌合されて いることを特徴とするモールド型モ
ータ。 - 【請求項2】 ステータコアに巻線が巻装されたステー
タが、金属製の筒状のケーシングの内部に前記ステータ
コアを前記ケーシングの内壁面と密着させるようにして
収納され、前記ステータコアの両端部からそれぞれ突出
する前記巻線のエンド部分と前記ケーシングとの間に絶
縁性封止材料が充填されてモールド部が形成され、 前 記ケーシングの前記両端部の内壁面と密着するが前記
巻線のエンド部分とは接触しないように、前記絶縁性封
止材料よりも熱伝導性に優れた金属製の熱伝導部材が前
記ケーシングの前記両端部の内側に配置され、 前記巻線のエンド部分の周囲をほぼ全体的に囲んで前記
巻線のエンド部分から発生する熱を前記ケーシングに全
体的に伝達するように前記熱伝導部材が形成されている
モールド型モータであって、 前記熱伝導部材として、筒状の金属リングに周方向に所
定の間隔をあけて対向する一対の端面を形成するように
分離スリットが形成されて構成された分離スリ ット付き
熱伝導部材が用いられ、 前記分離スリット付き熱伝導部材は前記一対の端面が近
付くように圧縮された状態で前記ケーシングの前記端部
の内側に嵌合されて いることを特徴とするモールド型モ
ータ。
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