JP7042968B2 - 電動機、送風機、空気調和装置および電動機の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、電動機、送風機、空気調和装置および電動機の製造方法に関する。

電動機は、駆動時に発生する熱を外部に放出するため、ヒートシンク等の放熱部材を備えている。放熱部材は、圧入またはネジ止め等により、電動機のステータに固定される（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１７／１６８７２８号（図１参照）

しかしながら、従来の構成では、電動機と放熱部材との間の接触熱抵抗のため、放熱性の向上に限界がある。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機の放熱性を向上することを目的とする。

本開示による電動機は、ロータと、ステータと、ステータに取り付けられた回路基板と、回路基板に対してステータと反対の側に設けられた放熱部材と、放熱部材の少なくとも一部とステータと回路基板とを覆う樹脂部とを備える。放熱部材は、穴部または凹部を有する、第１の位置決め部を備える。樹脂部は、ロータの回転軸の方向において第１の位置決め部と重なり合う位置に、穴部または凹部を有する、第２の位置決め部を備える。

本開示によれば、ステータまたは回路基板で発生した熱を、樹脂部および放熱部材を介して放出することができ、放熱性を向上することができる。

実施の形態１の電動機を示す部分断面図である。 実施の形態１の電動機のロータを示す断面図である。 実施の形態１のモールドステータを示す断面図である。 実施の形態１のステータを示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１のステータ、回路基板および基板押さえ部材を示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１のステータ、回路基板、基板押さえ部材および放熱部材を示す側面図である。 実施の形態１のモールドステータを示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１の電動機の製造工程で用いる金型を示す断面図である。 実施の形態１の電動機の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態２の電動機のステータおよび放熱部材を示す側面図である。 実施の形態２の電動機を示す平面図である。 実施の形態３の電動機のモールドステータを示す断面図である。 実施の形態３の電動機のモールドステータの一部を拡大して示す断面図である。 実施の形態４の電動機のロータを示す断面図である。 各実施の形態の電動機が適用可能な空気調和装置を示す図（Ａ）および室外機を示す断面図（Ｂ）である。

以下、各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
＜電動機１の構成＞
図１は、実施の形態１における電動機１を示す部分断面図である。電動機１は、例えば空気調和装置の送風機に用いられ、インバータで駆動されるブラシレスＤＣモータである。

電動機１は、シャフト１１を有するロータ２と、モールドステータ４とを有する。モールドステータ４は、ロータ２を囲む環状のステータ５と、回路基板６と、放熱部材３と、これらを覆う樹脂部としてのモールド樹脂部４０とを有する。シャフト１１は、ロータ２の回転軸である。

以下の説明では、シャフト１１の中心軸線である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、シャフト１１の軸線Ｃ１を中心とする周方向（図２等に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。シャフト１１の軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。

シャフト１１は、モールドステータ４から図１における左側に突出しており、その突出部に形成された取付け部１１ａには、例えば送風機の羽根車５０５（図１５（Ａ））が取り付けられる。そのため、シャフト１１の突出側（図１における左側）を「負荷側」と称し、反対側（図１における右側）を「反負荷側」と称する。

＜ロータ２の構成＞
図２は、ロータ２を示す断面図である。図２に示すように、ロータ２は、シャフト１１と、シャフト１１の径方向外側に配置されたロータコア２１と、ロータコア２１に埋め込まれた複数のマグネット２３と、シャフト１１とロータコア２１との間に設けられた樹脂部２５とを有する。

ロータコア２１は、軸線Ｃ１を中心とする環状の部材であり、シャフト１１の径方向外側に設けられている。ロータコア２１は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着によって軸方向に固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板であり、板厚は０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。

ロータコア２１は、複数の磁石挿入孔２２を有する。磁石挿入孔２２は、周方向に等間隔で、且つ軸線Ｃ１から等距離に配置されている。磁石挿入孔２２の数は、ここでは５である。

磁石挿入孔２２は、その周方向中心を通る径方向の直線に直交する方向に、直線状に延在している。なお、磁石挿入孔２２は、周方向中心が軸線Ｃ１側に突出するＶ字形状を有していてもよい。

磁石挿入孔２２の周方向両側には、空隙部であるフラックスバリア２７が形成されている。フラックスバリア２７とロータコア２１の外周との間には、薄肉部が形成されている。薄肉部の厚さは、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するため、例えば、電磁鋼板の板厚と同等に設定されている。

各磁石挿入孔２２には、永久磁石であるマグネット２３が挿入されている。マグネット２３は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびホウ素（Ｂ）を含む希土類磁石で構成される。マグネット２３は、メインマグネットとも称する。

５つのマグネット２３は、径方向外側に、互いに同一の磁極を有する。ロータコア２１において、周方向に隣り合うマグネット２３の間の領域には、マグネット２３とは反対の磁極が形成される。

そのため、ロータ２には、マグネット２３で構成された５つの磁石磁極Ｐ１と、ロータコア２１で構成された５つの仮想磁極Ｐ２とが周方向に交互に配列される。このようなロータ２は、コンシクエントポール型のロータと称される。

以下では、単に「磁極」という場合、磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２の両方を含むものとする。ロータ２の極数は、１０である。ロータ２の磁極Ｐ１，Ｐ２は、周方向に等角度間隔に配置される。磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２との間は、極間Ｍとなる。

ロータコア２１の外周は、軸方向に直交する断面において、いわゆる花丸形状を有する。言い換えると、ロータコア２１の外周は、磁極Ｐ１，Ｐ２のそれぞれの極中心で外径が最大となり、極間Ｍで外径が最小となり、極中心から極間Ｍまでが弧状となる。ロータコア２１の外周は、花丸形状に限らず、円形状であってもよい。

ここではロータ２の極数を１０としたが、極数は４以上の偶数であればよい。また、ここでは１つの磁石挿入孔２２に１つのマグネット２３を配置しているが、１つの磁石挿入孔２２に２つ以上のマグネット２３を配置してもよい。

シャフト１１とロータコア２１との間には、非磁性の樹脂部２５が設けられている。樹脂部２５は、シャフト１１とロータコア２１とを互いに離間させた状態で保持する。樹脂部２５は、望ましくはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂で構成される。

樹脂部２５は、シャフト１１に固定される環状の内筒部２５ａと、ロータコア２１の内周に固定される環状の外筒部２５ｃと、内筒部２５ａと外筒部２５ｃとを連結する複数のリブ２５ｂとを備えている。リブ２５ｂは、周方向に等間隔に配置されている。リブ２５ｂの数は、例えば極数の半分であり、ここでは５である。

樹脂部２５の内筒部２５ａの内側には、シャフト１１が固定されている。リブ２５ｂは、周方向に等間隔で配置され、内筒部２５ａから径方向外側に放射状に延在している。周方向に隣り合うリブ２５ｂ間には、空洞部２６が形成される。ここでは、リブ２５ｂの数が極数の半分であり、リブ２５ｂの周方向位置が仮想磁極Ｐ２の極中心と一致しているが、このような数および配置に限定されるものではない。

図１に示すように、軸方向においてロータコア２１に対向するように、センサマグネット２４が配置されている。センサマグネット２４は、樹脂部２５によって保持されている。センサマグネット２４の磁界は、回路基板６に実装された磁気センサによって検出され、これによりロータ２の周方向における位置、すなわち回転位置が検出される。

＜モールドステータ４の構成＞
図３は、モールドステータ４を示す断面図である。モールドステータ４は、上記の通り、ステータ５と、回路基板６と、放熱部材３と、モールド樹脂部４０とを有する。ステータ５は、ステータコア５１と、ステータコア５１に設けられた絶縁部５２と、絶縁部５２を介してステータコア５１に巻き付けられたコイル５３とを有する。

ステータコア５１は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着等によって一体に固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板であり、厚さは０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。

モールド樹脂部４０は、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等の熱硬化性樹脂で形成される。モールド樹脂部４０は、反負荷側に軸受支持部４１を有し、負荷側に開口部４２を有する。ロータ２（図１）は、開口部４２からモールドステータ４の内部の中空部分に挿入される。

図１に戻り、モールド樹脂部４０の開口部４２には、金属製のブラケット１５が取り付けられている。このブラケット１５には、シャフト１１を支持する一方の軸受１２が保持される。また、ブラケット１５の外側には、水等の侵入を防止するためのキャップ１４が取り付けられている。モールド樹脂部４０の軸受支持部４１は、円筒状の内周面を有し、この内周面には、シャフト１１を支持するもう一方の軸受１３が保持される。

図４（Ａ）は、ステータ５を示す平面図である。図４（Ｂ）は、ステータ５を示す側面図である。ステータコア５１は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク５１ａと、ヨーク５１ａから径方向内側に延在する複数のティース５１ｂとを有する。ティース５１ｂの数は、ここでは１２であるが、これに限定されるものではない。図４（Ａ）では、２つのティース５１ｂを破線で示している。

コイル５３は、例えばマグネットワイヤであり、絶縁部５２を介してティース５１ｂの周囲に巻き付けられる。絶縁部５２は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂で形成されている。絶縁部５２は、熱可塑性樹脂をステータコア５１と一体成形するか、あるいは熱可塑性樹脂の成形体をステータコア５１に組み付けることによって形成される。

絶縁部５２は、コイル５３の径方向内側および径方向外側にそれぞれ壁部を有し、コイル５３を径方向両側からガイドする。絶縁部５２には、複数の端子５７が取り付けられている。コイル５３の端部は、例えばヒュージング（熱かしめ）または半田等により、端子５７に接続される。

絶縁部５２には、また、回路基板６を固定するための複数の突起５６が設けられている。突起５６は、回路基板６に形成された取付け穴に挿通される。

図１に戻り、ステータ５に対して軸方向の一方の側、ここでは反負荷側には、回路基板６が配置されている。回路基板６は、電動機１を駆動するためのパワートランジスタ等の駆動回路６１が実装されたプリント基板であり、リード線６３が配線されている。回路基板６のリード線６３は、モールド樹脂部４０の外周部分に取り付けられたリード線口出し部品６２から、電動機１の外部に引き出される。

図５（Ａ）は、ステータ５、回路基板６および基板押さえ部材７を示す平面図である。図５（Ｂ）は、ステータ５、回路基板６および基板押さえ部材７を示す側面図である。回路基板６は、その板面が軸方向に直交するように配置されている。回路基板６の径方向中央部には、軸受１３（図１）の収容スペースを確保するための開口部６ｃが形成されている。回路基板６の外周部分に、上述したリード線口出し部品６２が取り付けられている。

回路基板６に対してステータ５と反対側には、支持部材としての基板押さえ部材７が設けられている。基板押さえ部材７は、モールド成形時に回路基板６の変形を抑えるために設けられ、例えばＰＢＴ等の樹脂で構成される。

基板押さえ部材７は、回路基板６の外周に沿って延在するリブ７１と、回路基板６の開口部６ｃに沿って延在するリブ７２と、これらのリブ７１，７２を連結するリブ７３とを有し、骨組状に形成されている。但し、基板押さえ部材７の形状は、このような形状に限定されるものではない。

基板押さえ部材７は、絶縁部５２の突起５６を挿通させる取付け穴７６を有する。突起５６は、取付け穴７６から軸方向に突出する。突起５６の突出した先端を熱溶着または超音波溶着することにより、回路基板６および基板押さえ部材７がステータ５に固定される。

基板押さえ部材７は、ステータ５と反対の側に突出する複数の凸部７５を有する。凸部７５は、リブ７１，７２，７３のそれぞれに形成され、基板押さえ部材７の全体に分散して配置されている。凸部７５は、放熱部材３を支持する支持部である。

図６は、ステータ５、回路基板６、基板押さえ部材７および放熱部材３を示す側面図である。放熱部材３は、基板押さえ部材７の凸部７５によって支持されている。放熱部材３は、ヒートシンクであり、例えばアルミニウム等の金属で構成される。

放熱部材３は、支持板部３１と、脚部３２と、フィン３５とを有する。支持板部３１は、基板押さえ部材７の凸部７５に支持される板状部分であり、その板面は軸方向に直交している。脚部３２は、支持板部３１の外周から径方向外側に延在している。フィン３５は、支持板部３１のステータ５と反対側に形成されている。

図３に示すように、放熱部材３の一部と、ステータ５と、回路基板６と、基板押さえ部材７とは、モールド樹脂部４０によって覆われており、モールドステータ４が構成される。なお、基板押さえ部材７は、図３では省略されている。

放熱部材３は、支持板部３１の外周部およびフィン３５を残して、モールド樹脂部４０に覆われる。モールド樹脂部４０から露出する支持板部３１の外周部を、フランジ部３１ａと称する。

また、支持板部３１の径方向内側には、軸受１３（図１）および軸受支持部４１を収容するため、ステータ５から軸方向に離れる方向（図３における上方）に突出する円筒部３６が形成されている。

放熱部材３のうち、フィン３５およびフランジ部３１ａは、モールド樹脂部４０から露出する露出部を構成する。一方、放熱部材３のうち、フランジ部３１ａを除く支持板部３１、脚部３２、および円筒部３６は、モールド樹脂部４０に覆われる埋没部を構成する。

図７（Ａ）および（Ｂ）は、モールドステータ４を示す平面図および側面図である。図７（Ａ）に示すように、放熱部材３のフィン３５は、軸線Ｃ１に直交する方向（図７（Ａ）における左右方向）に複数配列されている。それぞれのフィン３５は、配列方向に直交する方向（図７（Ａ）における上下方向）に長さを有し、軸方向に高さを有する。

支持板部３１の一部であるフランジ部３１ａは、これらのフィン３５を径方向外側から囲むように円環状に延在している。

支持板部３１の径方向外側には、脚部３２が延在している。脚部３２は、軸線Ｃ１を中心として等間隔に複数形成されている。ここでは、４つの脚部３２が、軸線Ｃ１を中心として９０度間隔に形成されている。但し、脚部３２の数は４つに限らず、１つ以上であればよい。

脚部３２の径方向外側の先端部３３は、図６に示したように軸線Ｃ１に直交する面内で延在し、モールド樹脂部４０に覆われている。脚部３２の先端部３３には、第１の位置決め部としての凹部３４が形成されている。凹部３４は、モールド成形時に金型の位置決めピン２０９（図８）に係合する部分である。

凹部３４の内周面は、軸方向に平行な面である。凹部３４の内周面が位置決めピン２０９に当接することにより、放熱部材３の周方向の位置が決定される。また、凹部３４は、電動機１を固定するネジを挿通する挿通孔としても利用される。

凹部３４の形状は、ここでは径方向外側に向かって開いた半円形であるが、半円形に限定されるものではない。また、凹部３４の代わりに、穴部を形成してもよい。

モールド樹脂部４０は、ステータ５、回路基板６、基板押さえ部材７および放熱部材３を覆い、放熱部材３のフィン３５およびフランジ部３１ａのみを露出させる。モールド樹脂部４０は、放熱部材３の脚部３２に対応する位置に、取り付け脚４５を有する。ここでは、４つの取り付け脚４５が、軸線Ｃ１を中心として９０度間隔に形成されている。但し、取り付け脚４５の数は４つに限らず、１つ以上であればよい。

取り付け脚４５には、第２の位置決め部としての穴部４６が形成されている。この穴部４６は、軸方向において放熱部材３の凹部３４と重なり合う位置に形成されている。穴部４６は、モールド成形時に金型の位置決めピンがあった場所に樹脂が流れ込まないことによって形成される。また、穴部４６は、電動機１を固定するネジを挿通する挿通孔としても利用される。

穴部４６の形状は、ここでは円形であるが、円形に限定されるものではない。また、穴部４６の代わりに、凹部を形成してもよい。

＜電動機１の製造方法＞
次に、電動機１の製造工程について説明する。図８は、電動機１の製造工程で用いる金型２００を示す断面図である。金型２００は、開閉可能な上金型２０１と下金型２０２とを備え、両者の間にキャビティ２０４が形成される。下金型２０２には、キャビティ２０４に樹脂を注入する流路であるゲート２０８が形成されている。

上金型２０１には、放熱部材３を収容する放熱部材収容部２０３が形成されている。また、上金型２０１には、放熱部材３のフランジ部３１ａに当接する当接面２１０が形成されている。上金型２０１の当接面２１０が放熱部材３のフランジ部３１ａに当接することにより、放熱部材３のフィン３５の周囲に樹脂が流れ込まないようにしている。

下金型２０２には、キャビティ２０４内に突出する円柱状の中芯２０５が形成されている。中芯２０５は、ステータコア５１の内側に係合する部分である。中芯２０５の下端部には、中芯２０５よりも径方向外側に張り出した大径部２０６が形成されている。この大径部２０６は、モールドステータ４の開口部４２（図３）に対応する部分である。

下金型２０２には、放熱部材３の凹部３４に係合する位置決め部材としての位置決めピン２０９が設けられている。位置決めピン２０９は、キャビティ２０４内で軸方向に延在している。

図９は、電動機１の製造工程を示すフローチャートである。まず、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ等によって一体に固定して、ステータコア５１を形成する（ステップＳ１０１）。次に、ステータコア５１に絶縁部５２を取り付けるか、または一体に成形する（ステップＳ１０２）。さらに、ステータコア５１に絶縁部５２を介してコイル５３を巻き付ける（ステップＳ１０３）。これにより、ステータ５が形成される。

次に、ステータ５に回路基板６および基板押さえ部材７を取り付ける（ステップＳ１０４）。このとき、ステータ５の絶縁部５２の突起５６（図５（Ｂ））を、回路基板６の取付け穴および基板押さえ部材７の取付け穴７６に挿通し、突起５６の先端を熱溶着等することにより、回路基板６および基板押さえ部材７をステータ５に固定する。

次に、ステータ５上の基板押さえ部材７上に放熱部材３を取り付ける（ステップＳ１０５）。放熱部材３は、基板押さえ部材７の凸部７５に乗った状態で支持される。これにより、ステータ５、回路基板６、基板押さえ部材７および放熱部材３からなるステータ組立体５０（図６）が得られる。

次に、このステータ組立体５０を金型２００内に設置して、モールド成形を行う（ステップＳ１０６）。

具体的には、まず、金型２００の上金型２０１を上方に移動させてキャビティ２０４を開放し、キャビティ２０４内にステータ組立体５０を設置する。このとき、金型２００の位置決めピン２０９を、放熱部材３の凹部３４に係合させることにより、ステータ組立体５０をキャビティ２０４内で位置決めする。

放熱部材３の凹部３４は周方向に等間隔に複数形成されているため、キャビティ２０４内でステータ組立体５０の周方向位置を複数通りに変えることができる。リード線口出し部品６２の一部およびリード線６３の一部は、キャビティ２０４の外部に突出する。

キャビティ２０４内にステータ組立体５０を設置したのち、上金型２０１を下方に移動してキャビティ２０４を閉じ、溶融状態のモールド樹脂をゲート２０８からキャビティ２０４に注入する。キャビティ２０４に注入されたモールド樹脂は、ステータ組立体５０を覆う。

モールド樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合には、キャビティ２０４にモールド樹脂を注入したのち、金型２００を加熱することにより、キャビティ２０４内のモールド樹脂を硬化させる。これにより、ステータ組立体５０をモールド樹脂部４０で覆ったモールドステータ４が形成される。

なお、モールドステータ４のモールド樹脂部４０では、位置決めピン２０９があった部分に樹脂が流れ込まないため、穴部４６が形成される。モールド樹脂部４０の穴部４６と、放熱部材３の凹部３４とは、軸方向に重なり合う位置関係にある。

ステップＳ１０１～Ｓ１０６とは別に、ロータ２を形成する。すなわち、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ等によって一体に固定してロータコア２１を形成し、磁石挿入孔２２にマグネット２３を挿入する。さらに、シャフト１１、ロータコア２１、マグネット２３およびセンサマグネット２４を、樹脂部２５となる樹脂で一体成形する。これにより、ロータ２が形成される。

その後、ロータ２のシャフト１１に軸受１２，１３を取り付け、モールドステータ４の開口部４２から、ステータ５の内側部分に挿入する（ステップＳ１０７）。また、ブラケット１５をモールドステータ４の開口部４２に取り付け、ブラケット１５の外側にキャップ１４を取り付ける。これにより、電動機１が完成する。

＜作用＞
放熱部材３は、回路基板６の駆動回路６１およびコイル５３で発生した熱を、電動機１の外部に効率よく放出し、電動機１の温度上昇を抑制する作用を奏する。放熱部材３がモールド樹脂部４０で覆われるため、放熱部材３をモールドステータ４に外側から取り付けた場合と比較して、モールド樹脂部４０と放熱部材３との接触熱抵抗を低減することができ、放熱性を高めることができる。

また、放熱部材３をアルミニウムのダイキャスト品で構成した場合には、放熱部材３の表面の凹凸が大きくなる傾向がある。そのため、放熱部材３をモールドステータ４に外側から取り付けると、モールド樹脂部４０と放熱部材３との間に空洞部ができやすく、放熱性が低下する。放熱部材３の表面の凹凸を研磨によって低減することはできるが、工程数が増加する。

ここでは、放熱部材３を覆うようにモールド樹脂部４０が設けられるため、放熱部材３の表面の凹凸にも樹脂が入り込む。そのため、モールド樹脂部４０と放熱部材３との間の空洞部を少なくし、放熱性を向上することができる。

モールド樹脂部４０が放熱部材３を完全に覆うようにした場合でも、ある程度の放熱効果は得られる。しかしながら、モールド樹脂部４０が放熱部材３のフィン３５を外部に露出させることにより、フィン３５から外部に熱が効果的に放出され、放熱効果をさらに高めることができる。

また、放熱部材３は、フィン３５の外周側にフランジ部３１ａを有するため、金型２００の当接面２１０でフランジ部３１ａを押さえてモールド成形を行うことで、フィン３５がモールド樹脂部４０から外部に露出した構成を得ることができる。

また、放熱部材３をモールドステータ４の成形後に取り付ける場合、放熱部材３を固定するためのネジ止め、圧入等の工程が必要になり、製造工程の工程数が増加する。これに対し、上記のように放熱部材３がステータ５と共に樹脂でモールド成形される場合には、モールド成形工程で放熱部材３が固定されるため、ネジ止め、圧入等の工程が不要になり、工程数を少なくすることができる。

また、基板押さえ部材７で放熱部材３を支持するため、基板押さえ部材７の凸部７５の高さ調整によって、放熱部材３の高さ、すなわち回路基板６と放熱部材３との距離を調整することができる。

また、基板押さえ部材７を、放熱部材３を構成するアルミニウムより変形し易い樹脂で構成することにより、放熱部材３の寸法誤差を基板押さえ部材７の変形によって吸収することができる。

また、放熱部材３の凹部３４が周方向に等間隔に配置されているため、金型２００の位置決めピン２０９を凹部３４に係合させることで、金型２００内でステータ組立体５０を位置決めすることができる。

また、放熱部材３の凹部３４は、モールド樹脂部４０の取り付け脚４５に対応する位置に形成されているため、放熱部材３の凹部３４とモールド樹脂部４０の穴部４６を、電動機１を送風機等のフレームに固定するための取り付け穴としても利用することができる。

なお、放熱部材３の凹部３４およびモールド樹脂部４０の穴部４６の形状は任意であるが、金型２００の位置決めピン２０９の形状と、電動機１の取り付け穴としての利用形態を考慮すると、凹部３４は半円形が望ましく、穴部４６は円形が望ましい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態１の電動機１は、ロータ２と、ステータ５と、ステータ５に取り付けられた回路基板６と、回路基板６に対してステータ５と反対側に配置された放熱部材３と、放熱部材３の少なくとも一部とステータ５と回路基板６とを覆うモールド樹脂部４０とを有する。そのため、ステータ５または回路基板６で発生した熱をモールド樹脂部４０および放熱部材３を介して外部に放出することができ、放熱性を高めることができる。

また、基板押さえ部材７が放熱部材３を支持するため、モールド成形時の回路基板６の変形防止と放熱部材３の支持とを共通の部材で行うことができる。また、基板押さえ部材７の凸部７５の高さを調整することにより、回路基板６と放熱部材３との距離を調整することができる。

また、放熱部材３が、モールド樹脂部４０に覆われる支持板部３１（フランジ部３１ａを除く）と、モールド樹脂部４０から露出するフィン３５とを有するため、回路基板６およびコイル５３で発生した熱を効率よく放熱部材３に伝達し、フィン３５から外部に放出することができる。

また、放熱部材３のフランジ部３１ａがモールド樹脂部４０から露出しているため、成形工程において、フランジ部３１ａを金型２００の当接面２１０で押さえ、フィン３５をモールド樹脂部４０から露出させることができる。

また、放熱部材３が、第１の位置決め部としての凹部３４を有し、モールド樹脂部４０が、軸方向において凹部３４と重なり合う位置に、第２の位置決め部としての穴部４６を有するため、金型２００の位置決めピン２０９と凹部３４とを係合させ、金型２００内でステータ組立体５０を位置決めすることができる。

特に、凹部３４が軸線に平行な面を有するため、金型２００内でステータ組立体５０を周方向に位置決めすることができる。

また、凹部３４および穴部４６が、いずれも周方向に等間隔に複数形成されているため、金型２００内でステータ組立体５０の周方向位置を複数通りに変えることができる。

また、モールド樹脂部４０が取り付け脚４５を有し、この取り付け脚４５に穴部４６が形成されているため、成形工程で形成された穴部４６を取付け穴として利用することができる。

また、ロータ２はコンシクエントポール型であり、非コンシクエントポール型のロータ２Ａ（図１４参照）と比較してマグネット２３の数が半分であるため、高磁力の希土類磁石からなるマグネット２３のサイズを大きくすることができる。これにより、マグネット２３の磁力を大きくすると共に加工費を低減することができる。すなわち、製造コストを低減しながら、電動機１の高出力化および小型化を実現することができる。

また、電動機１の高出力化に伴い、電動機１で発生する熱も増加するが、放熱部材３によって電動機１の熱を効率よく外部に放熱することができるため、電動機１の加熱を抑制することができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図１０は、実施の形態２の電動機のステータ５および放熱部材８を示す側面図である。上述した実施の形態１の放熱部材３は、支持板部３１、脚部３２、フィン３５および円筒部３６を備えたヒートシンクとして構成されていた。これに対し、この実施の形態２の放熱部材８は、図１０に示すように、板状の放熱板として構成されている。

また、上述した実施の形態１の放熱部材３は、基板押さえ部材７によって支持されていた。これに対し、この実施の形態２の放熱部材８は、ステータ５の絶縁部５２に設けられた突起部５８によって支持されている。

図１０に示すように、ステータ５の絶縁部５２には、軸方向に突出する複数の突起部５８が取り付けられている。各突起部５８は、放熱部材８のステータ５側の下面８ａに当接して、放熱部材８を支持する。突起部５８は、軸方向に直交する面内において複数箇所に分散して配置されている。放熱部材８を安定した状態で支持することができれば、突起部５８の配置は任意である。

突起部５８は、ＰＢＴで構成される絶縁部５２に一体形成されてもよいし、別部材として絶縁部５２に取り付けてもよい。

実施の形態１で説明した回路基板６は、図１０では破線で示している。突起部５８は、回路基板６の内周側または外周側を通って放熱部材８側に突出する。また、回路基板６に、突起部５８を通過させる開口部を設けてもよい。

図１１は、実施の形態２の電動機１Ａを示す平面図である。放熱部材８は、径方向中央部に、軸受支持部４１（図３）の収容スペースを確保するための開口部８３を有する。

放熱部材８の外周８１には、凹部８４が形成されている。凹部８４は、モールド成形時に金型の位置決めピンに係合する部分である。凹部８４の内周面は、軸方向に平行な面である。凹部８４の内周面が位置決めピンに当接することにより、放熱部材８の周方向の位置が決定される。

凹部８４の形状は、ここでは径方向外側に向かって開いた半円形であるが、半円形に限定されるものではない。また、凹部８４の代わりに、穴部を形成してもよい。

放熱部材８の凹部８４は、周方向に等間隔に複数形成されている。ここでは、２つの凹部８４が軸線Ｃ１を中心として１８０度間隔に形成されている。

なお、図１１に示した放熱部材８の外周８１は、モールド樹脂部４０の取り付け脚４５に対応する部分８２が外周側に凸形状となっているが、このような形状に限定されるものではなく、外周８１が円環状であってもよい。

モールド樹脂部４０の構成は、実施の形態１と同様であるが、放熱部材８の凹部８４に対応する位置に、凹部４７を有する。この凹部４７は、金型２００の位置決めピンがあった場所に樹脂が流れ込まないことによって形成される部分である。

放熱部材８の下面８ａ側は、モールド樹脂部４０によって覆われる。そのため、モールド樹脂部４０の熱は放熱部材８に伝達されやすい。また、放熱部材８の上面８ｂは、モールド樹脂部４０から露出する。そのため、放熱部材８から外部に熱が放出されやすい。

実施の形態２の電動機１Ａは、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。

以上説明したように、実施の形態２の電動機１Ａは、放熱部材８と、この放熱部材８の少なくとも一部を覆うモールド樹脂部４０とを有するため、実施の形態１の電動機１と同様、放熱性を高めることができる。また、放熱部材８が板状であるため、電動機１の構成を簡単にし、製造コストを低減することができる。

また、放熱部材８がステータ５の突起部５８によって支持されるため、部品点数を少なくすることができ、製造コストをさらに低減することができる。

なお、この実施の形態２の放熱部材８を、実施の形態１で説明したように基板押さえ部材７で支持しても良い。また、実施の形態１の放熱部材３を、実施の形態２で説明したステータ５の突起部５８で支持してもよい。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図１２は、実施の形態３の電動機のモールドステータ４を示す断面図である。この実施の形態３の電動機では、放熱部材３と回路基板６との間に、放熱シート９が配置されている。放熱シート９は、モールド樹脂部４０よりも熱伝導率の高い樹脂、例えばシリコーン樹脂で構成されている。

放熱シート９は、ここでは、放熱部材３の支持板部３１と回路基板６との間に配置されている。なお、図１２では省略するが、放熱部材３と回路基板６との間には、実施の形態１で説明した基板押さえ部材７（図５（Ａ））が配置されている。基板押さえ部材７は、複数のリブを組み合わせた骨組み状であるため、リブ間の空間を利用して、放熱部材３と回路基板６との間に放熱シート９を配置することができる。

図１３は、放熱部材３と放熱シート９と回路基板６とを含む部分を拡大して示す図である。回路基板６は、ステータ５側の第１の面６ａと、その反対面である第２の面６ｂとを有する。回路基板６の第１の面６ａには、駆動回路６１等の素子６５が半田付けにより実装されている。

放熱シート９は、ステータ５側の第１の面９ａと、その反対面である第２の面９ｂとを有する。放熱シート９の第１の面９ａは、回路基板６の第２の面６ｂに接する。放熱シート９の第２の面９ｂは、放熱部材３の支持板部３１に接する。

また、回路基板６の素子６５の半田付け部分に対応する位置には、第１の面６ａから第２の面６ｂに達する貫通孔６６が形成されている。貫通孔６６の内部には、銅等の熱伝導部材６８が配置されている。すなわち、熱伝導部材６８は、素子６５および放熱シート９の両方に接している。

電動機の製造工程では、放熱部材３に放熱シート９を貼り付け、ステータ５、回路基板６および基板押さえ部材７と共に金型２００（図８）に設置して、モールド成形を行う。これにより、放熱部材３と回路基板６との間に放熱シート９を配置した電動機が得られる。

放熱部材３と回路基板６との間に放熱シート９を配置することにより、回路基板６で発生した熱が放熱シート９を介して放熱部材３に伝達されやすくなり、放熱性をさらに向上することができる。

なお、放熱シート９は、放熱部材３と回路基板６とで挟まれ、ある程度圧縮されていることが望ましい。このようにすれば、モールド成形時に、放熱シート９と放熱部材３との間、および放熱シート９と回路基板６との間に樹脂が入り込まないため、放熱シート９と放熱部材３および回路基板６との高い密着性が得られる。

また、放熱シート９は放熱部材３および回路基板６と共にモールドされるため、放熱シート９が有する粘着性は小さくて良い。そのため、放熱シート９の材質の選択の幅が広がる。

回路基板６の第１の面６ａの素子６５で発生した熱は、素子６５の半田付け部と放熱シート９とに接する熱伝導部材６８を介して、放熱シート９に伝達される。そのため、素子６５で発生した熱を放熱シート９から放熱部材３に伝達し、フィン３５から外部に効率よく放出することができる。これにより、放熱性を向上することができる。

なお、回路基板６の第２の面６ｂに素子が形成されている場合には、回路基板６上の素子が放熱シート９に接することにより、放熱シート９に凹凸が生じ、放熱シート９と回路基板６との密着性が局所的に低下する可能性がある。上記のように回路基板６の第１の面６ａに素子６５を形成し、熱伝導部材６８で素子６５と放熱シート９とを連結することにより、放熱シート９と回路基板６との密着性を向上し、放熱性を向上することができる。

実施の形態３の電動機１は、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。

以上説明したように、実施の形態３の電動機は、放熱部材３と回路基板６との間に放熱シート９を備えるため、回路基板６で発生した熱が放熱シート９を介して放熱部材３に伝達されやすくなり、放熱性をさらに向上することができる。

また、回路基板６が第１の面６ａに素子６５を有し、第２の面６ｂで放熱シート９に接し、素子６５と放熱シート９とを連結する熱伝導部材６８を有するため、回路基板６と放熱シート９との密着性を向上し、素子６５の熱を効率よく放熱シート９に伝達することができる。

なお、この実施の形態３の電動機において、実施の形態２で説明した板状の放熱部材８を用いてもよい。また、実施の形態２で説明したように、放熱部材３をステータ５の突起部５８で支持する構成を採用しても良い。

実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。図１４は、実施の形態４のロータ２Ａを示す断面図である。上述した実施の形態１のロータ２（図２）は、磁石磁極と仮想磁極とを有するコンシクエントポール型であった。これに対し、実施の形態４のロータ２Ａは、全ての磁極が磁石磁極で構成される非コンシクエントポール型である。

ロータ２Ａは、軸線Ｃ１を中心とする円筒状のロータコア２１を有する。ロータコア２１は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着によって固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。ロータコア２１は、径方向中心に中心孔を有し、この中心孔にはシャフト１１が固定されている。

ロータコア２１には、複数の磁石挿入孔２２が、周方向に等間隔に配置されている。各磁石挿入孔２２の形状は、実施の形態１で説明したとおりである。磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２７が形成されている。磁石挿入孔２２の数は、ここでは１０であるが、１０に限定されるものではない。

各磁石挿入孔２２には、マグネット２３が挿入されている。マグネット２３の材質および形状は、実施の形態１で説明したとおりである。

周方向に隣り合うマグネット２３は、互いに反対の磁極がロータコア２１の外周側に向くように配置されている。そのため、ロータ２Ａの全ての磁極は、マグネット２３によって構成される。ここでは、ロータ２Ａの磁極数は１０極である。

非コンシクエントポール型のロータ２Ａは、コンシクエントポール型のロータ２よりもマグネット２３の数は多いが、振動および騒音が発生しにくいというメリットがある。

実施の形態４の電動機は、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。このように非コンシクエントポール型のロータ２Ａを用いた場合であっても、実施の形態１から３で説明した各効果を達成することができる。

＜空気調和装置＞
次に、上述した各実施の形態の電動機が適用可能な空気調和装置について説明する。図１５（Ａ）は、実施の形態１の電動機１を適用した空気調和装置５００の構成を示す図である。空気調和装置５００は、室外機５０１と、室内機５０２と、これらを接続する冷媒配管５０３とを備える。

室外機５０１は、例えばプロペラファンである室外送風機５１０を備え、室内機５０２は、例えばクロスフローファンである室内送風機５２０を備える。室外送風機５１０は、羽根車５０５と、これを駆動する電動機１とを有する。室内送風機５２０は、羽根車５２１と、これを駆動する電動機１とを有する。電動機１は、実施の形態１で説明した構成を有する。なお、図１５（Ａ）には、冷媒を圧縮する圧縮機５０４も示されている。

図１５（Ｂ）は、室外機５０１の断面図である。電動機１は、室外機５０１のハウジング５０８内に配置されたフレーム５０９によって支持されている。電動機１のシャフト１１には、ハブ５０６を介して羽根車５０５が取り付けられている。

室外送風機５１０では、電動機１のロータ２の回転により、羽根車５０５が回転し、室外に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、圧縮機５０４で圧縮された冷媒が凝縮器で凝縮する際に熱が放出され、この熱が室外送風機５１０の送風によって室外に放出される。

同様に、室内送風機５２０（図１５（Ａ））では、電動機１のロータ２の回転により、羽根車５２１が回転し、室内に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、冷媒が蒸発器で蒸発する際に空気の熱を奪い、その空気が室内送風機５２０の送風によって室内に送風される。

上述した実施の形態１の電動機１は、放熱性が高く、低コストである。そのため、空気調和装置５００の駆動源として電動機１を用いることにより、空気調和装置５００の信頼性を向上し、製造コストを低減することができる。

なお、電動機１に、実施の形態２、３または４の電動機を用いても良い。また、ここでは、室外送風機５１０の駆動源および室内送風機５２０の駆動源に電動機１を用いたが、少なくとも何れか一方の駆動源に電動機１を用いていればよい。

また、各実施の形態で説明した電動機１は、空気調和装置の送風機以外の電気機器に搭載することもできる。

以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、各種の改良または変形を行なうことができる。

１，１Ａ 電動機、 ２，２Ａ ロータ、 ３ 放熱部材、 ４ モールドステータ、 ５ ステータ、 ６ 回路基板、 ６ａ 第１の面、 ６ｂ 第２の面、 ７ 基板押さえ部材（支持部材）、 ８ 放熱部材、 ９ 放熱シート、 ９ａ 第１の面、 ９ｂ 第２の面、 １１ シャフト、 ２１ ロータコア、 ３１ 支持板部、 ３１ａ フランジ部、 ３２ 脚部、 ３３ 先端部、 ３４ 凹部（第１の位置決め部）、 ３５ フィン、 ３６ 円筒部、 ４０ モールド樹脂部、 ４１ 軸受支持部、 ４２ 開口部、 ４５ 取り付け脚、 ４６ 穴部（第２の位置決め部）、 ４７ 凹部（第２の位置決め部）、 ５０ ステータ組立体、 ５１ ステータコア、 ５２ 絶縁部、 ５３ コイル、 ５６ 突起、 ５７ 端子、 ５８ 突起部（支持部）、 ６１ 駆動回路、 ６２ リード線口出し部品、 ６３ リード線、 ６５ 素子、 ６６ 貫通孔、 ６８ 熱伝導部材、 ７５ 凸部（支持部）、 ８４ 凹部（第１の位置決め部）、 ２００ 金型、 ２０１ 上金型、 ２０２ 下金型、 ２０３ 収容スペース、 ２０４ キャビティ、 ２０９ 位置決めピン、 ２１０ 当接面、 ５００ 空気調和装置、 ５０１ 室外機、 ５０２ 室内機、 ５０３ 冷媒配管、 ５０５ 羽根車、 ５０９ フレーム、 ５１０ 室外送風機、 ５２０ 室内送風機、 ５２１ 羽根車。

Claims (19)

1. ロータと、
   ステータと、
   前記ステータに取り付けられた回路基板と、
   前記回路基板に対して前記ステータと反対の側に設けられた放熱部材と、
   前記放熱部材の少なくとも一部と、前記ステータと、前記回路基板とを覆う樹脂部と
   を備え、
   前記放熱部材は、穴部または凹部を有する、第１の位置決め部を備え、
   前記樹脂部は、前記ロータの回転軸の方向において前記第１の位置決め部と重なり合う位置に、穴部または凹部を有する、第２の位置決め部を備える
   電動機。
2. 前記回路基板と前記放熱部材との間に、支持部材を有し、
   前記放熱部材は、前記支持部材によって支持されている
   請求項１に記載の電動機。
3. 前記放熱部材は、前記ステータによって支持されている
   請求項１に記載の電動機。
4. 前記放熱部材は、前記樹脂部に覆われる埋没部と、前記樹脂部から露出する露出部とを有する
   請求項１から３までの何れか１項に記載の電動機。
5. 前記放熱部材の前記露出部は、フィンを有する
   請求項４に記載の電動機。
6. 前記放熱部材の前記埋没部は、前記ロータの回転軸を中心とする径方向における前記フィンの外側に、フランジを有する
   請求項５に記載の電動機。
7. 前記放熱部材は、板状部材である
   請求項１から４までの何れか１項に記載の電動機。
8. 前記第１の位置決め部は、前記ロータの回転軸を中心とする径方向において、前記放熱部材の外側の端部に形成されている
   請求項１から７までの何れか１項に記載の電動機。
9. 前記回転軸を中心とする周方向に、複数の前記第１の位置決め部が等間隔に設けられ、
   前記回転軸を中心とする周方向に、複数の前記第２の位置決め部が等間隔に設けられている
   請求項１から８までの何れか１項に記載の電動機。
10. 前記第１の位置決め部および前記第２の位置決め部の少なくとも一方は、円形状を有する
    請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機。
11. 前記第１の位置決め部は、前記放熱部材において前記樹脂部から露出する露出部に形成され、前記回転軸に平行な面を有する
    請求項１から１０までの何れか１項に記載の電動機。
12. 前記樹脂部は、取り付け脚を有し、
    前記第２の位置決め部は、前記取り付け脚に形成されている
    請求項１から１１までの何れか１項に記載の電動機。
13. 前記放熱部材と前記回路基板との間に、放熱シートが設けられている
    請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。
14. 前記放熱シートは、前記樹脂部によって覆われている
    請求項１３に記載の電動機。
15. 前記回路基板は、前記ステータに対向する第１の面に素子を有し、前記第１の面とは反対側の第２の面で前記放熱シートに接し、
    前記回路基板を貫通し、前記素子と前記放熱シートとに接する熱伝導部材を有する
    請求項１３または１４に記載の電動機。
16. 前記ロータは、ロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有し、
    前記永久磁石は磁石磁極を構成し、前記ロータコアの一部は仮想磁極を構成する
    請求項１から１５までの何れか１項に記載の電動機。
17. 請求項１から１６までの何れか１項に記載の電動機と、
    前記電動機によって回転する羽根車と
    を備えた送風機。
18. 室外機と、前記室外機と冷媒配管で連結された室内機とを備え、
    前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、
    請求項１７に記載の送風機を有する
    空気調和装置。
19. ステータを組み立てる工程と、
    前記ステータ、基板および放熱部材を樹脂により一体に成形する工程と、
    前記ステータの内側にロータを取り付ける工程と
    を有し、
    前記放熱部材は、穴部または凹部を有する、位置決め部を備え、
    前記ステータ、基板および放熱部材を樹脂により一体に成形する工程では、前記放熱部材の穴部または凹部を、金型に設けられた位置決め部材に係合させる
    電動機の製造方法。

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