JP5789372B2 - 電動機、特に外側ロータ型モータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の電動機、特に外側ロータ型モータに関するものである。

ステータブッシュがロータケース付近の外面に冷却フィンの形態の冷却要素を有し、該冷却フィンがステータブッシュの周方向に互いに間隔をもって均等に配分して設けられている電動機が知られている。前記冷却フィンは、空気搬送用を形成しているロータ側の冷却フィンに対向している。電動機の作動時には、冷却フィンが互いに相対的に回転するために外気が冷却空気として吸い込まれ、互いに相対的に回転している冷却フィンの間に誘導される。これにより冷却フィンに沿った良好な空気案内は不可能である。さらに、ステータ側およびロータ側の冷却フィンの互いに対向し合っているエッジによってかなりの騒音が発生し、電動機の使用時に障害となる。

ロータが内側に冷却ホイールを担持している電動機も知られている。この冷却ホイールにより外気がモータケースの開口部を通じて吸い込まれる。空気は冷却すべきモータ電子部品を通過し、その際に熱を吸収する。暖められた空気はモータケースから側方へ排出される。

他の公知の電動機では、ロータがファンホイールを備え、冷却フィンを有するケース内に収納された電子制御装置を冷却するようになっている。

本発明の課題は、簡潔な構成で最適な冷却が保証され、しかも騒音の発生が最小限となるように、この種の電動機を構成することである。

この課題は、この種の電動機において、本発明によれば、請求項１の特徴ある構成により解決される。

本発明による電動機では、ステータブッシュに対向している空気搬送要素が少なくとも実質的に平滑な上面を備えている。この平滑な上面により、吸い込まれた空気は確実に半径方向内側へ方向づけられ、または誘導される。これによって均等な空気流動が達成されるので、最適な冷却が生じる。空気搬送要素が実質的に平滑な上面を有しているため、本発明による電動機の作動時には高回転数時にも最小限の騒音しか発生しない。ステータブッシュがその外面にたとえば冷却フィンの形態の冷却要素を備えていると、少なくとも実質的に平滑な上面の使用によって、冷却要素のエッジが互いに接するように回転することが避けられるので、特に高回転数時の騒音の発生を防止できる。

有利には、空気搬送要素は、実質的に平滑な上面を備えたリングディスクを有している。このリングディスクはロータケースの半径面内にあり、吸い込まれた空気がロータケースの周方向に半径方向内側へ均等に誘導されるのを保証する。

吸い込まれて内側へ流動する空気が空気搬送要素の下面に到達することができるようにするため、空気搬送要素は少なくとも１つの通路開口部を有している。従って、空気は電動機の外面から空搬送要素に沿って内側へ流動し、通路開口部を介して空気搬送要素下方の領域へ達する。これにより、電動機の加熱された部品を最適に冷却する長い流動経路が得られる。

有利には、流動方向において通路開口部の後方に流動誘導要素が設けられている。流動誘導要素は、空気を通路開口部の貫流後に均等に再び外側へ案内する用を成す。従って、吸い込まれた空気はその流動経路においてほぼ１８０゜半径方向内側へ転向される。このようにして、半径方向のサイズか小さいにもかかわらず、空気用の長い流動経路が得られ、その結果最適な放熱が保証されている。

流動誘導要素は、有利には、リングディスクの下面に設けられる、半径方向に延在するフィンである。これらのフィンは好ましくはロータケースの軸線方向の面内にある。空気は半径方向に延在するこれらのフィンにより周方向において外側へ放出される。フィンは、周側で、転向される空気のための流動空間を画成する。フィン相互の間隔を調整することにより、転向後の空気の流動速度を非常に簡単に調整することができる。

電動機の周方向で均一な冷却を保証するため、流動誘導要素は有利には空気搬送要素の周方向に均等に配分して配置されている。

しかし、流動誘導要素を空気搬送要素の周方向に不均等に配分して配置してもよい。

外部から吸い込まれた空気が空気搬送要素の周方向において個々の流動誘導要素の間に誘導されるようにするため、流動誘導要素はリングディスクから半径方向内側へ突出している。これにより、吸い込まれた空気が突出している流動誘導要素によって個々の流動部分の間に均等に配分され、その結果空気搬送要素の周方向に均等な放熱が達成される。

通路開口部が、空気搬送要素の周方向に延在している環状開口部であれば、特に有利である。この場合、空気搬送要素の周方向において、吸い込まれた空気の均等な配分が確実に達成される。

環状開口部は、有利には、半径方向外側において、空気搬送要素のリングディスクの半径方向内側の縁によって画成されている。

有利な構成は、空気搬送要素が、ステータブッシュをロータケースに対し密封しているパッキンと一体に形成されていれば、得られる。

空気搬送要素とパッキンとが互いに一体に形成されていなければ、これら両構成要素に対しては、それぞれの機能課題にとって最も好ましい材料を使用することができる。従って、空気搬送要素は。最適な放熱に寄与するべく、たとえば金属材料から成っていることができる。

本発明の他の構成は、他の請求項、以下の説明および図面から明らかである。
次に、本発明を図面に図示した実施形態に関しより詳細に説明する。

本発明による電動機の断面斜視図である。 本発明による電動機のロータの斜視図である。 本発明による電動機の空気搬送要素の下面の斜視図である。 図３の空気搬送要素を上から見た斜視図である。 図１の部分Ａの拡大断面図である。

本実施形態では、電動機は外側ロータ型モータであり、たとえば電子整流式直流モータである。電動機はジャケット２を備えたステータブッシュ１を有し、ジャケット２は好ましくは筒状に形成されている。ステータブッシュ１はそのロータ３側端部に底部４を有し、底部４の中央からはブッシュ状の支持管５が突出し、支持管５はロータ３内へ延在している。支持管５は有利には底部４と一体に形成されている。支持管５内では、２つの軸受７を用いてロータ軸６が上端付近および下端付近において回転可能に支持されている。軸受７は本実施形態では玉軸受であるが、適したものであればいかなる軸受でもよい。

ロータ３はロータケース８を有し、該ロータケース８の内面には永久磁石９が固定されている。永久磁石９はロータパケット１１を取り囲み、リング状のエアギャップ１０を形成している。ロータパケット１１は公知のようにロータ巻線を備えている。

支持管５にはリング状の延長部１２が接続している。延長部１２は底部４から、ステータジャケット２によって取り囲まれている内部空間１３内へ突出している。延長部１２は有利には底部４と一体に形成され、底部４に設けた通路１４を取り囲んでいる。延長部１２は有利には筒形状を有し、好ましくは底部４のほぼ中央に位置している。軸線方向において延長部１２はこれに同軸に位置しているステータジャケット２よりも短い。延長部１２とステータジャケット２との間には、注封材を挿入することのできる受容空間１５が形成されている。

ステータジャケット２の端面にはカバー１６が装着され、カバー１６は公知の態様でステータジャケット２と密に固定結合されている。

ステータブッシュ１の底部４は、電子空間を形成している内部空間１３をモータ空間１７から仕切っている。内部空間１３内には、注封材で充填されるリング状の受容空間１５がある。受容空間１５内には導電板１８が収納され、導電板１８は電動機を作動させるための電子／電気部品４０を担持している。モータ空間１７内には、注封材が埋設されるモータ側の導電板１９がある。

ロータケース８には、ステータブッシュ１側端部にロータフランジ２０が固定されている。ロータフランジ２０は半径方向外側へ突出するリングディスク部分２１を有している。

ステータブッシュ１のジャケット２のロータケース８側端部には、半径方向外側へ向けられるフランジ２２が設けられている。フランジ２２は有利にはジャケット２と一体に形成されている。フランジ２２のロータフランジ２０側下面には、少なくともフランジ２２の半径方向の幅にわたって延在している冷却フィン２３が設けられている。冷却フィン２３は互いに間隔をもって直列に位置している。

ステータブッシュ１のジャケット２とロータケース８との間にはラビリンスギャップ２４がある。ステータブッシュ１の底部４からは、ロータケース８の方向に３つのリング状の突起２５が突出し、これらの突起２５は互いに同軸に位置し、これらの突起２５の間には２つの環状空間２６が形成され、これらの環状空間２６には、互いに同軸に位置している２つの幅狭の環状細条部２７が遊びをもって係合している。環状細条部２７は、プラスチックから成っている密封要素２８の一部である。密封要素２８はロータケース８の端面に固定されている。冷却フィン２３は、半径方向において、ステータブッシュ１の外側のリング状の突起２５まで延在している。

ステータブッシュ１のフランジ２２には、ディスク状の担持要素２９が固定されている。担持要素２９は半径方向においてフランジ２２から突出し、電動機を保持する。本実施形態では、担持要素２９の半径方向突出領域は、該担持要素の、フランジ２２上に載置されている領域と、ほぼ同じ幅である。もちろん、フランジ２２からの担持要素２９の突出量を別様に選定してもよい。

ロータ３は少なくとも１つの空気搬送要素３０を備えている。空気搬送要素３０は、ステータブッシュ１の冷却フィン２３に軸線方向に間隔をもって対向している。空気搬送要素３０はリングディスク３１を有し、該リングディスクの冷却フィン２３側上面３２は平坦である。リングディスク３１の下面にはフィン３３が設けられ、フィン３３は半径方向においてリングディスク３１の全幅にわたって延在している（図３）。フィン３３はリングディスク３１の周方向に均等に配分され、有利には互いに同一に構成されている。

リングディスク３１は半径方向においてロータフランジ２０のリングディスク部分２１からわずかに突出している。フィン３３の半径方向外側の端面３４は斜め下方に傾斜している（図５）。リングディスク３１の半径方向内側の縁３５は、ステータブッシュ１の半径方向外側の環状突起２５から、または、密封要素２８の半径方向外側の環状細条部２７から半径方向に間隔をもっている。これにより、リングディスク３１の周方向にリング状の開口部３６が形成され、このリング状の開口部３６を介して、後述するように空気がリングディスク３１の下方に到達することができる。

空気搬送要素３０は、有利には、ロータケース８に取り外し可能に固定されている。このため、リングディスク３１の周方向に均等に配分して、空気搬送要素３０をロータ３に固定させる固定要素３７が設けられている。

有利には、密封要素２８と空気搬送要素３０とは互いに一体に形成され、その結果これらはユニットとしてロータ３に取り付けることができる。

電気／電子部品４０とステータブッシュ１内の他の部品とは、電動機の作動中に加熱される。これによりステータブッシュ１も底部４および担持要素２９によって加熱される。ステータブッシュ１の冷却フィン２３は放熱の用をなし、よってステータブッシュ１の冷却の用を成す。空気搬送要素３０は最適な冷却のために最大空気量を生じさせ、しかもそれによって大きな騒音を発生させることがない。ロータケース８と相対回転不能に結合されている空気搬送要素３０は、電動機の作動時にステータブッシュ１に対し相対的に回転する。この回転により、ステータブッシュ１の冷却フィン２３の間に周囲空気が吸い込まれる。図５には、吸い込まれる空気の対応する流動矢印が記載されている。担持要素２９は、この空気を冷却フィン２３の領域へ向かって誘導させる用を成す。担持要素２９の平坦な下面３８は、周方向において互いに間隔をもって位置している冷却フィン２３の間を流動する冷却空気を支障なく供給する用を成している。半径方向内側において空気は冷却フィン２３とリング状の突起２５を備えた底部７とによって下方へ転向されて、環状開口部３６を貫流する。これによって、吸い込まれた空気は空気搬送要素３０のリングディスク３１下方の領域へ到達する。ここで空気はリングディスク３１の下面のフィン３３との間を半径方向外側へ誘導される。フィン３３が環状開口部３６内まで延在しているので、吸い込まれた空気はフィン３３の間の中間空間内へ均等に到達する。これにより、吸い込まれる空気がステータブッシュ１の周方向に均等に吸い込まれて放出されるよう保証されている。フィン３３を備えたリングディスク３１は冷却空気に対し一定の流動方向を生じさせ、これによって最適な冷却が達成される。

流動の強さは適用例に簡単に適合させることができる。すなわち、ステータブッシュ１の冷却フィン２３とリングディスク３１との間の間隔を変化させることができる。補助的に、環状開口部３６の半径方向の幅を変化させることもできる。冷却フィン２３からのリングディスク３１の軸線方向間隔と、環状開口部３６の半径方向の幅との協働により、吸い込まれる冷却空気の流動速度を、よって冷却作用を最適に調整することができる。また、フィン３３の間の間隔を調整することにより、流動速度を、よって冷却作用を制御することもできる。

リングディスク３１の上面３２は平滑であるので、冷却空気の吸込の際にかなりの騒音を発生させるエッジが部品に生じない。空気はリングディスク３１の平滑な上面３２に沿って半径方向内側へ案内される。冷却フィン２３の下部エッジ３９にはリングディスク３１の平滑な上面３２が対向しているので、冷却空気は高流動速度の場合もほとんど騒音を発生させずに吸い込まれる。

リングディスク３１は有利には一体に形成されるが、個々のリングセグメントから構成してリングディスクに組み立ててもよい。空気搬送要素３０は有利にはプラスチックから成り、その結果空気搬送要素を簡単に、低コストに製造することができる。空気搬送要素を密封要素２８と一体に形成すれば、簡単な低コストの製造と支障のない組み立てとが得られる。

空気搬送要素３０で達成される高空気流により、高い冷却作用が生じ、その結果冷却フィン２３とフランジ２２と担持要素２９とは良好に冷却される。このようにして、ステータブッシュ１の内部に生じる熱を申し分なく放出することができる。

１ ステータブッシュ
８ ロータケース
３０ 空気搬送要素
３１ リングディスク
３２ リングディスクの上面
３３ 流動誘導要素
３５ リングディスクの縁
３６ 通路開口部

Claims (10)

1. 熱を発生する部材を収納しているステータブッシュと、少なくとも１つの空気搬送要素を有しているロータケースとを備えた電動機において、
   前記空気搬送要素（３０）が、前記ステータブッシュ（１）側に少なくとも実質的に平滑な上面（３２）を有していること、および
   前記空気搬送要素（３０）が、冷却空気が流動する少なくとも１つの通路開口部（３６）を有していること、
   を特徴とする電動機。
2. 前記空気搬送要素（３０）が、前記実質的に平滑な上面（３２）を備えたリングディスク（３１）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の電動機。
3. 流動方向において前記通路開口部（３６）の後方に流動誘導要素（３３）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電動機。
4. 前記流動誘導要素（３３）が、前記リングディスク（３１）の下面に設けられる、半径方向に延在するフィンであることを特徴とする、請求項３に記載の電動機。
5. 前記流動誘導要素（３３）が前記空気搬送要素（３０）の周方向に均等に配分して配置されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の電動機。
6. 前記流動誘導要素（３３）が前記空気搬送要素（３０）の周方向に不均等に配分して配置されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の電動機。
7. 前記流動誘導要素（３３）が前記リングディスク（３１）から半径方向内側へ突出していることを特徴とする、請求項３から６までのいずれか一項に記載の電動機。
8. 前記通路開口部（３６）が、前記空気搬送要素（３０）の周方向に延在している環状開口部である、請求項１から７までのいずれか一項に記載の電動機。
9. 前記環状開口部（３６）が、半径方向外側において、前記空気搬送要素（３０）の前記リングディスク（３１）の半径方向内側の縁（３５）によって画成されていることを特徴とする、請求項８に記載の電動機。
10. 前記空気搬送要素（３０）が、前記ステータブッシュ（１）を前記ロータケース（８）に対し密封しているパッキン（２８）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の電動機。

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