JP6268251B2 - 放熱効果を有するモータ構造 - Google Patents

Description

本発明は、放熱効果を有するモータ構造に関し、特に、複数の放熱経路によりモータを効果的に放熱し、モータのハウジング内に熱が溜まることを防ぎ、モータ運転の最高出力パワーを得て、モータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす、放熱効果を有するモータ構造に関する。

現代の科学技術分野において、モータは広く利用されている動力機器である。しかし高パワーの大型モータ又は低パワーの小型モータであっても、モータがロータを回転させると、モータのハウジング内に熱が溜まり易くなり、モータを運転する際に発生する熱を適時放出させる放熱構造が十分でない場合、モータ内部に溜まった熱により磁石の磁力が低下し、それに伴ってモータの運転効率が次第に低下する上、一定の温度に達すると、電機子中のエナメル線などの絶縁物が損壊したり、エナメル線に短絡が起きてモータ全体が焼損したりするなどの虞があった。このような欠点を改善するために、モータの中心部に設けられた回転軸の一端に有する放熱ファンにより、モータの運転中に上昇する温度を抑制する技術が現在よく利用されているが、このような技術は放熱ファンにより空気流をモータのハウジング外周表面に吹き付けるだけであり、モータのハウジング内へ空気流を直接送りこんでモータ内の熱を適時放出させることはできなかった。そのため、従来技術ではモータのハウジング内に熱が溜まり易いという欠点を改善することはできなかった。

本発明の第１の目的は、複数の放熱経路によりモータを効果的に放熱する放熱効果を有するモータ構造を提供することにある。
本発明の第２の目的は、ハウジングを前蓋で閉塞し、前蓋及び放熱ファンがモータの回転軸の軸線方向で互いに対向し、前蓋の中心ハブの外周には、吸気口が形成され、吸気口の前側の前蓋には、集風フードが設けられ、集風フードの中央部には、軸孔を有する中心ハブが設けられ、中心ハブと集風フードとの間には複数の吸気穴が形成され、集風フードの吸気穴は、前蓋の吸気口に対応し、吸気穴と吸気口とが連通し、放熱ファンが回転して発生させた円形状に回る空気流が集風フードと中心ハブとからなる画成空間を通り、吸気穴及び吸気口を介してモータのハウジング内へ直接流入し、モータの運転によりハウジング内に発生する高温の空気流を適時放出して放熱する、放熱効果を有するモータ構造を提供することにある。
本発明の第３の目的は、モータのハウジングの外周面に、モータの回転軸の中心軸線に対して垂直に導風カバーが嵌合されると、導風カバーはハウジングの通風口の上方に位置し、放熱ファンが発生させた空気流が導風槽を介してモータのハウジング内に流入し、回転するロータが発生させた熱を強力に放出し、モータのハウジング内に熱が溜まることを防ぎ、モータ運転の最高出力パワーを得てモータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす、放熱効果を有するモータ構造を提供することにある。
本発明の第４の目的は、高温環境下で放熱モータを運転する場合でも、モータが焼損することを防ぎ、モータを７０℃の密閉空間で長時間連続運転するテストでも焼損することがなかった、放熱効果を有するモータ構造を提供することにある。

図１は、本発明の一実施形態に係るモータの一部の部材を示す分解斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るモータを示す斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るモータの別の角度からの斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係るモータの集風フードを示す斜視図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るモータを示す平面図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るモータのハウジング内に空気流を案内して熱を放出する使用状態を示す図５の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るモータの導風カバーに沿って移動する空気流がハウジングの通風口から流入し、ハウジング内の熱を放出する使用状態の説明図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るモータを示す正面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係るモータのハウジング内に空気流を案内して熱を放出する使用状態の断面図である。

モータの動作原理及び内部構造は、広く一般に知られている技術であるため、本明細書では詳しく述べない。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係る放熱効果を有するモータ構造は、少なくとも筒状のハウジング１、前蓋２及び放熱ファン４から構成されてなる。

ハウジング１の一端には、封止面１１が形成される。封止面１１には、複数の排風口１２が間隔をあけて形成されている。ハウジング１の他端の周面には、完全に貫通した通風口１０が形成され、通風口１０を介してモータのハウジング１の内部と外部とに空気流を流通させる。ハウジング１内には、モータ構造に必要な部品（例えば、ロータ５、コイル６及び磁石７）が設置され、ハウジング１の一端の封止面１１及び他端の排風口１２の軸線上には回転軸８が配設される。封止面１１から延びた回転軸８は、一端に出力端８０が設けられる。出力端８０には、伝動部材が接続される。モータが作動すると回転軸８が回転する。前述したモータのハウジング１の外周には、金属からなる磁気透過性スリーブ（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｓｌｅｅｖｅ）１９が外嵌され、磁気透過性スリーブ１９が導磁作用を有するため、モータが作動するときの運転効率が向上する。

前蓋２は、ディスク状であり、軸孔２１を有する中心ハブ２０を中央部に有する。中心ハブ２０の外周には、貫通した吸気口２６が形成される。ハウジング１に前蓋２が結合されて閉塞する。前蓋２は、ハウジング１内に設置されて外方へ延びたシース（ｓｈｅａｔｈ）２２，２３と噛合され、ハウジング１内に設置された導電用途の導電挿入片２４，２５がシース２２，２３から突出され、ハウジング１に前蓋２が固定された後、回転軸８の最外端（即ち連結端８９）が中心ハブ２０の軸孔２１から延びて中心ハブ２０内で軸受（図示せず）が覆われるため、回転軸８の回転が円滑となる。吸気口２６前側の前蓋２上には、集風フード９が配設される（図４を参照する）。集風フード９は、互いに対応した２つのＵ字状体９４，９５を有し、Ｕ字状体９４，９５が前蓋２の外側面のシース２２，２３に嵌着されると、前蓋２上に集風フード９が固定される。集風フード９の中央部には、軸孔９１を有する中心ハブ９０が設けられる。中心ハブ９０は、円錐状体９２である。円錐状体９２の中心ハブ９０の断面直径は、集風フード９の底端から上方向にかけて小さく形成された断面直径である。中心ハブ９０と集風フード９との間には、複数の吸気穴９３が形成される。集風フード９の吸気穴９３は、前蓋２上の吸気口２６に対応し、吸気穴９３と吸気口２６とが連通する。

図１に示すように、放熱ファン４は、軸孔４０を有する。放熱ファン４は、軸孔４０を介して回転軸８の連結端８９に嵌着される。

モータのハウジング１の外周面には、モータの回転軸８の中心軸線に対して垂直に導風カバー３が嵌合される。導風カバー３は、首部３１及びリング状の頭部３２を有する。前述した首部３１の外端には、口径を有する第１の開口部３１０が形成される。頭部３２の外端には、口径を有する第２の開口部３２０が形成される。首部３１と頭部３２との接続箇所には、口径を有する遮断面部３４が形成されている。遮断面部３４は、口径が漸増しながら第２の開口部３２０に至る。本実施形態において、前述の首部３１の第１の開口部３１０、頭部３２の第２の開口部３２０及び遮断面部３４は円形状であることが好ましい。第１の開口部３１０の円径はＹであり、第２の開口部３２０の円径はＸであり、遮断面部３４の円径はＺであり、導風カバー３全体が漏斗形状に成形されている。前述した第２の開口部３２０の円径Ｘは、第１の開口部３１０の円径Ｙ及び遮断面部３４の円径Ｚよりも大きく（即ち、Ｘ＞Ｙ、Ｘ＞Ｚ）、遮断面部３４の円径Ｚは、第１の開口部３１０の円径Ｙに等しい（即ち、Ｚ＝Ｙ）。導風カバー３は、第１の開口部３１０を介してモータの筒状ハウジング１の外周面に嵌合され、導風カバー３の首部３１は、ハウジング１上に嵌着される。導風カバー３の頭部３２は、ハウジング１の円周面に接触せず、ハウジング１の円周面から隆起したように成形されている。導風カバー３がモータのハウジング１に結合されると、導風カバー３の頭部３２がハウジング１の通風口１０の上方に位置する。導風カバー３の頭部３２とモータのハウジング１の周面とにより導風槽３３が画成され、遮断面部３４と第２の開口部３２０とにより画成された導風槽３３内に前述した通風口１０が位置し、導風槽３３内に空気流全てが集められ、図７で示された方向で見ると、通風口１０の左側が導風カバー３の首部３１により完全に遮られるため、通風口１０の右側にある放熱ファン４が発生させる空気流も同様に導風カバー３の首部３１により遮られ、空気流が導風槽３３内に完全に集められ、空気流が通風口１０を介してモータのハウジング１内に流入するため、モータ内の放熱効果を高めることができる。

勿論、本発明の導風カバー３のリング状の頭部３２及び第２の開口部３２０の形状は、前述したように円形状のみに限定されるわけではなく、リング状の頭部３２の口径と第２の開口部３２０の口径とは異なってもよい。

図２及び図３は、ハウジング１、前蓋２、導風カバー３及び放熱ファン４を組み合わせた状態を示す。図５〜図９に示すように、モータの回転軸８が動作すると、放熱ファン４が同期で回転して円形状に回る空気流が発生し、放熱ファン４の右側（図５で示された方向で見て右側）の空気流が吸引されて放熱ファン４の左側へ案内され、複数の放熱経路によりハウジング１内に空気流が流入し、図６に示すように、モータの運転によりハウジング１内に発生する熱を適時、効率良く放出することができる。本発明の複数の放熱経路の構造設計及びその効果を図６〜図９に示す。前蓋２及び放熱ファン４に発生する空気流は、前蓋２と放熱ファン４とがモータの回転軸８の軸線方向で互いに対向し、集風フード９の円錐状体９２の中心ハブ９０により、円形状に回る空気流が放熱経路Ａで集風フード９及び円錐状体９２の中心ハブ９０の画成空間を介し、吸気穴９３及び吸気口２６からモータのハウジング１内へ直接流入される。放熱経路Ａは、図６及び図８に示すように、モータの運転によりハウジング１内に発生する高温の空気流をハウジング１の封止面１１の排風口１２から放出し、モータの運転によりハウジング１内に発生する高温の空気流を適時放出する。円形状に回る空気流は、前蓋２上の集風フード９により画成される円形面積範囲の外側部分より大きい部分により放熱経路Ｂ及び放熱経路Ｃが作られる。空気流の放熱経路Ｂは、導風カバー３の遮断面部３４及び頭部３２により遮られ、空気流の大部分が導風槽３３の範囲内に集中し、モータのハウジング１の通風口１０を介してモータ内に流入し、モータのハウジング１内に放熱作用を発生させ（図７〜図９を同時に参照する）、ハウジング１内に熱が溜まることを防ぐことができる。また、放熱経路Ｃにより、ハウジング内に流入しない空気流の一部が導風カバー３を介してハウジング１の外表面に吹き付けられ、ハウジング１の外側を同時に放熱する。図６及び図７に示すように、複数の放熱経路により、高い放熱作用を得ることができる。また、放熱経路Ｃと放熱経路Ａ，Ｂとを一緒に使用することにより相乗効果を得て、放熱効果を高めてモータの焼損を防ぐこともできる。

上述したことから分かるように、本発明の放熱効果を有するモータ構造は、モータの一側に取り付けた放熱ファン４の運転により発生する空気流が複数の放熱経路を有するため、放熱効果が非常に高い。また、本発明の放熱効果を有するモータ構造のハウジング１は、前蓋２により閉塞される。前蓋２上には、集風フード９が設けられる。集風フード９及び前蓋２には、互いに間隔をあけて形成された複数の吸気穴９３及び吸気口２６がそれぞれ形成され、吸気穴９３と吸気口２６とが連通して放熱経路Ａが作られる。モータのハウジング１の外周面に導風カバー３が嵌合すると、導風カバー３の頭部３２がハウジング１の通風口１０の上方に位置し、導風カバー３の頭部３２とモータのハウジング１の周面とにより導風槽３３が形成されるとともに、通風口１０が遮断面部３４と第２の開口部３２０との間の導風槽３３内に位置し、空気流が導風槽３３内に集中して放熱経路Ｂが作られる。放熱経路Ｃは、ハウジング１内に流入しない空気流により作られ、空気流の一部は、導風カバー３を介してハウジング１の外表面に吹き付けられ、ハウジング１の外側が同時に放熱される。このように、複数の放熱経路により効果的な放熱作用を得て、モータのハウジング１内に熱が溜まることを防ぎ、モータ運転の最高出力パワーを得てモータの運転効率を高めるとともに、モータの使用寿命を延ばす。特に本発明は、高温環境下で放熱モータを運転しても放熱モータが焼損することを防ぐことができるため、実用的で進歩性を有する。

１ ハウジング
２ 前蓋
３ 導風カバー
４ 放熱ファン
５ ロータ
６ コイル
７ 磁石
８ 回転軸
９ 集風フード
１０ 通風口
１１ 封止面
１２ 排風口
１９ 磁気透過性スリーブ
２０ 中心ハブ
２１ 軸孔
２２ シース
２３ シース
２４ 導電挿入片
２５ 導電挿入片
２６ 吸気口
３１ 首部
３２ 頭部
３３ 導風槽
３４ 遮断面部
４０ 軸孔
８０ 出力端
８９ 連結端
９０ 中心ハブ
９１ 軸孔
９２ 円錐状体
９３ 吸気穴
９４ Ｕ字状体
９５ Ｕ字状体
３１０ 第１の開口部
３２０ 第２の開口部

Claims (3)

1. ハウジング、回転軸、前蓋、放熱ファン、集風フード及び導風カバーを備えた放熱効果を有するモータ構造であって、
   前記ハウジングは筒状であり、一端には封止面が形成され、前記封止面に複数の排風口が間隔を空けて形成され、前記ハウジングの他端の周面には前記ハウジングを完全に貫通した少なくとも１つの通風口が形成され、前記通風口により前記ハウジングの内部と外部とに空気流を流通させ、
   前記回転軸は、前記ハウジング内に回転可能に取付けられるとともに、前記封止面から延びた一端に出力端が設けられ、他端に連結端が設けられ、
   前記前蓋は、ディスク状であり、前記ハウジングの他端に結合されて閉塞するとともに、前記ハウジング内に設置されて外方へ延びたシースと噛合され、前記ハウジング内に設置された導電用途の導電挿入片が前記シースから突出され、かつ、前記前蓋の中央部に中心ハブが設けられ、前記中心ハブの外周に吸気口が貫通して形成され、前記中心ハブは軸孔を有し、前記回転軸は前記軸孔に挿通されて前記軸孔から突出し、
   前記放熱ファンは、前記回転軸の前記連結端に嵌着されるとともに、前記回転軸と同期で回転し、
   前記集風フードは、前記前蓋上に配設され、前記集風フードの中央部には円錐状の中心ハブが設けられ、前記円錐状の中心ハブが軸孔を有し、前記円錐状の中心ハブの外周に複数の吸気穴が形成され、前記集風フードの前記吸気穴は、前記前蓋の前記吸気口に対応し、前記吸気穴と前記吸気口とが連通し、前記放熱ファンが回転して発生させた円形状に回る空気流が前記集風フード内の空間を通り、前記吸気穴及び前記吸気口を介して前記モータ構造の前記ハウジング内へ直接流入し、
   前記集風フードは、互いに対応した２つのＵ字状体を有し、前記Ｕ字状体が前記前蓋の外側面の前記シースに嵌着されると、前記前蓋に前記集風フードが固定され、
   前記ハウジングの外表面に外嵌されたリング状の磁気透過性スリーブが導磁作用を有する金属材料からなるため、前記モータ構造の運転効率が向上し、
   前記導風カバーは、前記モータ構造の前記回転軸の中心軸線に対して垂直に、前記ハウジングの外周面に嵌合され、かつ、前記導風カバーは、一端に設けられた首部、他端に設けられた頭部、及び、前記首部と前記頭部との接続箇所である遮断面部を有し、前記首部には第１の開口部が形成され、前記頭部には第２の開口部が形成され、前記遮断面部の外径は前記首部から前記頭部まで漸増し、前記導風カバー全体が漏斗形状に成形され、
   前記導風カバーは、前記第１の開口部を介して前記首部が前記ハウジングの外周面に嵌合されたときに、前記頭部が前記ハウジングの円周面に接触せず、前記頭部が前記ハウジングの前記通風口の上方に位置し、前記頭部と前記ハウジングの周面との間に導風槽が画成され、前記遮断面部と前記第２の開口部との間の前記導風槽内に前記通風口が位置し、前記導風槽内に空気流全てが集められ、空気流が前記通風口を介して前記モータ構造の前記ハウジング内に流入するため、前記モータ構造内の放熱効果を高めることを特徴とするモータ構造。
2. 前記第１の開口部は、内径Ｙの円形状であり、
   前記第２の開口部は、内径Ｘの円形状であり、
   前記遮断面部は、内径Ｚの円形状であり、
   前記第２の開口部の内径Ｘは、前記第１の開口部の内径Ｙ及び前記遮断面部の内径Ｚより大きく（即ち、Ｘ＞Ｙ、Ｘ＞Ｚ）、
   前記遮断面部の内径Ｚは、前記第１の開口部の内径Ｙに等しい（即ち、Ｚ＝Ｙ）ことを特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
3. 前記導風カバーのリング状の前記頭部及び前記第２の開口部は、非円形状であり、
   前記リング状の頭部の外径と前記第２の開口部の外径とは異なることを特徴とする請求項１に記載のモータ構造。

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