JP4857924B2

JP4857924B2 - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP4857924B2
Application number: JP2006161261A
Authority: JP
Inventors: 紀元揚原; 朋典一場
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP2007330076A; WO2007142299A1; CN101467335A; CN101467335B; TW200824230A

Description

本発明は、ブラシレスモータ、詳しくはスイッチング素子からの発熱を冷却する冷却ファンを備えたブラシレスモータに関するものである。

従来、ステータのコイルへの通電をオン・オフするためのスイッチング素子が発生する熱を冷却するために、放熱部材をステータ鉄心に固定し、スイッチング素子が発生した熱を放熱部材に放熱し、放熱部材からステータ鉄心に放熱させることによりステータ鉄心に放熱フィンの機能を持たせたブラシレスモータが提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００４−３５７３７１号公報

本発明が解決しようとする問題点は、上述のブラシレスモータは放熱部材にスイッチング素子を固定し、この放熱部材をステータ鉄心に固定したもので、冷却ファンによる冷却はステータ鉄心、放熱部材を介して間接的にスイッチング素子を冷却するものであり、しかもスイッチング素子は基板に直立した状態で固定されているため小型化を図ったとはいえ全体の長さは必ずしも改善されているとはいえなかった。

本発明は、上記問題点を解決し、スイッチング素子を直接的に冷却ファンで冷却することにより冷却効率を高めるとともに、スイッチング素子を放熱ハウジングに密着させることにより小型化を図ることができるブラシレスモータを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明に係るブラシレスモータは、以下の要件を備えることを特徴とする。
（イ）ステータに設けたコイルへの通電をオン・オフするスイッチング素子を設けた回路基板を有底筒状の放熱ハウジングの底部外側に配置し、上記スイッチング素子を上記放熱ハウジングの底部外側面に密着固定し、上記回路基板をスイッチング素子の外側に配置して上記放熱ハウジングに固定したこと
（ロ）上記放熱ハウジングの内部にはロータと、ステータとを収容するとともに、底部内側面には上記ロータの軸受を固定する固定部を設けたこと
（ハ）上記ロータの回転軸の上記軸受側の端部には、放熱ハウジングの底面内側に近接した位置に上記放熱ハウジングを冷却する冷却ファンを固定し、該冷却ファンの中央には上記軸受を収容する収容凹部を形成したこと

なお、前記放熱ハウジングを熱伝導に優れた金属で成型し、前記軸受の固定部を切削にて形成するとともに、前記放熱ハウジングの周面には、開口側から底部側に向かって複数の係合溝を形成し、前記ステータの外周面には上記係合溝に係合する係合凸片を形成することが好ましい。

請求項１の発明によれば、スイッチング素子を放熱ハウジングに密着させて固定するとともに、冷却ファンの風を直接放熱ハウジングに吹き付けるようにしたのでスイッチング素子の冷却効率を高めることができるとともに、冷却ファンの内側にロータの軸受を収容するようにしたので、ブラシレスモータの全体の長さの短縮を図ることができた。

請求項２の発明によれば、現在、世に出ているブラシレスモータ（インパクトドライバ）は回転するロータについている軸受を、プラスチックの外側ハウジングに形成された台座で行なっているが、成形の精度のバラツキは否めず芯ズレが発生し、雑音の原因に加えて性能のバラツキにつながるが、金属製の放熱ハウジングにロータの軸受の固定部を切削して形成したので、固定部の精度が高くなり芯ズレによる雑音の発生や性能のバラツキを回避することができる。

図１は、本発明に係るブラシレスモータの一例を示す正面側斜視図、図２は背面側斜視図、図３は分解斜視図を示し、このブラシレスモータは放熱ハウジング１、ロータ２、ステータ３、インナーカバー４とで構成され、ロータ２とステータ３とを放熱ハウジング１内に収容し、インナーカバー４を放熱ハウジング１にネジで固定することにより一体の構成されているものである。

放熱ハウジング１はアルミニウム等の熱伝導性の高い材質で有底筒状に形成され、底部外側面１ａには、図４に示すようにＦＥＴなどのスイッチング素子１０が寝かせて密着させた状態でネジ止めされ、スイッチング素子１０の熱は放熱ハウジング１に伝導するようになっている。スイッチング素子１０の端子１０ａは後方に向かって直角に折り曲げられ、回路基板１１に形成されたスルーホール１２に差し込まれた後、回路基板１１を放熱ハウジング１に固定し、端子１０ａを半田付けすればスイッチング素子１０を配置した回路基板１１を放熱ハウジング１に固定できるようになっている。

さらに、放熱ハウジング１の周面１ｂの底面側には多数の通気口１３が形成され、開口側の周面には底面側に向かって複数の係合溝１４が形成されるとともに、ネジ孔が形成された連結片１５が突出して形成されている。

そして、底部内側面１ｃの中央は前面に膨出して成型され、この膨出部には、切削にてロータ２の軸受３０を固定する固定部１６が形成されている（図５参照）。

ロータ２の回転軸２０の先端にはピニオンギヤ２１が設けられ、放熱ハウジング１側の後端には冷却ファン２２が固定されている。この冷却ファン２２は、図６（ａ）に示すように、円板２３の中央が環状に膨出し、この膨出部２４の周面から放射状にフィン２５が形成されているもので、円板２３と膨出部２４とには通気孔２６、２７が多数形成されている。

上記膨出部２４はロータ２の回転軸を軸支する軸受３０の収容部を構成し、図６（ｂ）及び図７に示すように、ロータ２の回転軸２０に軸受３０を取り付けたときには、この軸受３０は膨出部２４の内部２４ａに収容された状態になり冷却ファン２２とほぼ面一になり、冷却ファン２２の厚みに軸受３０がほぼ収まるようになっている。

軸受３０を放熱ハウジング１の固定部１６に固定させたときは、固定部１６が軸受３０とともに膨出部２４内に収容され（図５参照）、冷却ファン２２と放熱ハウジング１の底部内側面１ｃとは直近で対向した状態になり、冷却ファン２２による冷却効果が最大に発揮できるようになっている。

ステータ３は、内壁面から内側に向けて複数のコア３１が形成され、このコア３１に巻線（コイル）３２が巻回されたもので、外壁面には放熱ハウジング１の係合溝１４に係合する係合凸片３３が形成され、組み付け時には放熱ハウジング１がステータ３を確実に保持するようになっている。

インナーカバー４は、内側にリングギヤ３４が固定されていて、ロータの回転は、図示しない遊星ギヤ構造で減速され出力軸に伝達されるようになっているもので、本製品の場合には減速後にインパクトトルク発生機構に伝達され、インパクトトルクが発生されてネジを締めていくようになっている。また、ドリルドライバであれば、このインパクトトルクの発生機構はなく、直接出力軸に伝達されるようになっている。

上記構成のブラシレスモータによれば、放熱ハウジング１にスイッチング素子１０を固定し、回路基板１１を放熱ハウジング１に固定したハウジングユニットに、ロータ２に冷却ファン２２と軸受３０とを取り付けたロータ２とステータ３とを収容する。この際、ロータ２の軸受３０を放熱ハウジング１の固定部に嵌め合わせ、ステータ３の係合凸片３３を放熱ハウジング１の係合溝１４に係合させ、インナーカバー４の軸受部にロータ２の前側の軸受３０を嵌め合わせた後、ネジで放熱ハウジング１とインナーカバー４とを連結することにより組み上げることができる。このことによりブラシレスモータをユニット化することができ、インパクトドライバーなどの装置に組み付ける際、モータユニットとして事前アッセンブリーができるので装置への組み付け時間の短縮が図れるとともに、従来のブラシレスモータのように直接ハウジングに配置するやり方の場合では、性能を安定させるために樹脂製ハウジングの高度の製造精度が要求され製造コストが上がる問題も回避できる。

しかも、ロータ２の軸受３０を放熱ハウジング１と、インナーカバー４とで夫々支持し、放熱ハウジング１とステータ３とを係合溝１４と係合凸片３３とで係合させた状態でユニット化しているので、高速で回転するロータ２とステータ３の芯ずれを抑制でき、装置からの雑音発生を抑制することができる。

さらに、発熱の元であるスイッチング素子１０を寝かせた状態で放熱ハウジング１の底面外側に固定し、底面内側には近接して冷却ファン２２を配置して放熱効果を高めるとともに、モータの全長縮小を図ることができ、装置の小型化に寄与することができる。

なお、上述のブラシレスモータは放熱ハウジング１とインナーカバー４との連結をネジを用いて行なっているが、図８に示すように、モーターナット４０を用いて放熱ハウジング１とインナーカバー４との連結を行うようにしてもよい。このモーターナット４０はリング状に形成し、内周面にネジ山４１を形成したもので構成し、放熱ハウジング１の開口側周面にはネジ溝４２を周設し、インナーカバー４には位置決め突起４３を形成し、放熱ハウジング１にロータ２、ステータ３を収容した後、インナーカバー４の位置決め突起４３を放熱ハウジング１の係合溝１４に係合させてモーターナット４０を放熱ハウジング１に螺合させることにより、図９に示すように、インナーカバー４と、放熱ハウジング１とを連結できるようにしてもよい。このモータによれば、インナーカバー４と放熱ハウジング１とを連結するための連結片を突出形成しなくてよいので、モータの周面に突起がなくなり、装置への組み付け性の向上を図ることができる。

なお、上述のモータの組み付けは、何れもモータのユニット化を実現し、ラインでの組み付け工程の簡便化を図ったものであるが、モータのさらに他の組付けの仕方をインパクトドライバの場合について、図１０に基づいて説明する。これは、放熱ハウジング１と、ステータ３、インナーカバー４を２本のネジ５１、５１でインパクトドライバーアセンブリ５０に一体に連結するようにしたもので、放熱ハウジング１、ステータ３、インナーカバー４にはそれぞれネジ５１を挿通する挿通孔が形成された連結片５２、５３、５４を形成し、インパクトドライバーアセンブリ５０の連結片５５にはネジ５１を螺合するネジ孔を形成し、連結片５３、５４を放熱ハウジング１の係合溝１４に係合させながら合体させ、係合片５２の挿通孔から差し込んだネジ５１が、連結片５２、５３、５４を貫通し、インパクトドライバーアセンブリ５０の連結片５５に形成されたネジ孔にねじ込むことにより、図１１に示すように、インパクトドライバーアセンブリ５０と一体にモータを組み付けることができる。

上述のモータの組み付けによれば、製品（例えば、インパクトドライバ）内部の駆動系を全てアッセンブリ化することができ、一層の組み付け工程の簡素化を図ることができる。

本発明に係るブラシレスモータの正面側斜視図上記ブラシレスモータの背面側斜視図上記ブラシレスモータの分解斜視図放熱ハウジングへのスイッチング素子の取り付け状態を説明する背面側斜視図上記ブラシレスモータの縦断面図（ａ）（ｂ）は、冷却ファンと軸受との関係を説明する斜視図冷却ファンと軸受との関係を説明する要部断面図本発明に係るブラシレスモータの他の例を説明する正面側斜視図上記他の例のブラシレスモータの構成を説明する分解斜視図本発明に係るブラシレスモータの別の例を説明する分解斜視図上記別の例のブラシレスモータの構成を説明する背面側斜視図

符号の説明

１放熱ハウジング
２ロータ
３ステータ
４インナーカバー
１０スイッチング素子
１６固定部
２２冷却ファン
２４収容凹部（膨出部）
３０軸受
３２コイル

Claims

以下の要件を備えることを特徴とするブラシレスモータ。
（イ）ステータに設けたコイルへの通電をオン・オフするスイッチング素子を設けた回路基板を有底筒状の放熱ハウジングの底部外側に配置し、上記スイッチング素子を上記放熱ハウジングの底部外側面に密着固定し、上記回路基板をスイッチング素子の外側に配置して上記放熱ハウジングに固定したこと
（ロ）上記放熱ハウジングの内部にはロータと、ステータとを収容するとともに、底部内側面には上記ロータの軸受を固定する固定部を設けたこと
（ハ）上記ロータの回転軸の上記軸受側の端部には、放熱ハウジングの底面内側に近接した位置に上記放熱ハウジングを冷却する冷却ファンを固定し、該冷却ファンの中央には上記軸受を収容する収容凹部を形成したこと
前記放熱ハウジングを熱伝導に優れた金属で成型し、前記軸受の固定部を切削にて形成するとともに、前記放熱ハウジングの周面には、開口側から底部側に向かって複数の係合溝を形成し、前記ステータの外周面には上記係合溝に係合する係合凸片を形成した、請求項１記載のブラシレスモータ。