JP7255621B2 - 電動機及び電動機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に関し、さらに詳しくは電動機に内蔵された回路基板の放熱構造に関する。

従来から、電動機の内部に電動機の回転駆動を制御する回路基板を備えた電動機が知られている。そしてこの回路基板は、通電により発熱する電子部品を含み、その電子部品で発生した熱を電動機の外部へ放熱する、ヒートシンクを有する電動機もまた知られている。

例えば特許文献１には、固定子鉄心をモールドする樹脂（以下、樹脂外郭という）と、モータの反出力側の軸受を支持し、上記モータの反出力側の樹脂外郭の端部に取り付けられた金属ブラケットと、上記金属ブラケットを介して上記樹脂外郭の端部に固定され、上記金属ブラケットの外面に設けられた孔部に挿入可能な突起部を含む放熱フィン（ヒートシンク）と、上記樹脂外郭の内部に配置された回路基板とを備えたブラシレスモータであって、上記突起部を、熱伝導樹脂を介して上記回路基板上の電子部品へ接触させる構造が記載されている。

特開２００９－１３１１２７号公報

特許文献１において、ヒートシンクとしての放熱フィンは、金属ブラケットを介して樹脂外郭の端部に固定される。しかしながら、ヒートシンクを備える電動機には、寸法ばらつき、そして、組立ばらつきなどが存在する。寸法ばらつきとは、各部品そのものの寸法のばらつきである。そして、組立ばらつきとは、各部品を組み立てる際に生じる各部品同士の相対位置（一方の部品の位置を基準としたときの他方の部品の位置）のばらつきである。特に、ヒートシンクが鋳造（ダイカスト）により成形される場合には、ヒートシンクそのものの寸法精度が低くなりやすく、寸法ばらつきが大きくなる傾向がある。

そのため、金属ブラケットを介して樹脂外郭の端部にヒートシンク（放熱フィン）を固定する特許文献１の構造では、上記電動機の各種ばらつきの影響により、ヒートシンクと樹脂外郭の端部との間における上記軸方向および径方向の相対位置でのばらつきが生じやすい。これにより、ヒートシンクの突起部と回路基板との間における上記軸方向および径方向の相対位置のばらつきが生じやすくなり、回路基板の電子部品とヒートシンクの突起部との間に隙間が生じるなどして、十分な放熱を行えなくなる（すなわち放熱性が低下する）おそれがあった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、回路基板で生じた熱を安定的に放熱することのできる電動機を提供することにある。

本発明の一形態に係る電動機は、軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、上記樹脂外郭と一体的に形成された固定子鉄心と、上記固定子鉄心の内径側に配置された回転子と、上記樹脂外郭の上記開口端部を覆うヒートシンクと、上記樹脂外郭と上記ヒートシンクとで覆われた内部空間に配置される回路基板と、を備える。上記ヒートシンクは、円板部と、上記円板部から上記軸方向の上記回路基板側に突出する環状突出部と、上記環状突出部よりも前記樹脂外郭の内径側に配置され、上記円板部から上記回路基板側に向かって突出し上記回路基板と熱的に接触する突起部と、を有する。上記円板部は、上記樹脂外郭の上記開口端部と当接する軸方向位置決め部を有し、上記環状突出部は、上記樹脂外郭の内周面または外周面に当接する径方向位置決め部を有する。

上記電動機によれば、上記軸方向位置決め部によって上記樹脂外郭の上記開口端部と当接し、さらに上記径方向位置決め部によって上記樹脂外郭の内周面または外周面に当接することで、上記ヒートシンクの上記突起部と上記回路基板との上記軸方向および上記径方向の位置精度が確保される。これにより、上記回路基板で発生する熱を、上記ヒートシンクを介して安定した放熱性を確保できる。

上記径方向位置決め部は、上記環状突出部の外周面に形成されるとともに、上記樹脂外郭の内周面に当接してもよい。

上記軸方向位置決め部は、上記円板部の上記環状突出部より外周側に位置してもよい。

上記突起部の上記軸方向への突出高さは、上記環状突出部の突出高さよりも大きくてもよい。

上記回路基板は、配線基板と、上記配線基板の上に搭載された通電により発熱する電子部品とを含み、上記突起部は、上記電子部品に対向する対向面を有してもよい。

上記円筒状の樹脂外郭は、上記回路基板が固定される載置面を有してもよい。

上記ヒートシンクは、上記回転シャフトを回転自在に支持する第１の軸受を収容する軸受収容部をさらに有してもよい。

本技術の一形態に係る電動機の製造方法は、上記ヒートシンクを、ダイカスト成型によって形成する。

本発明によれば、回路基板で生じた熱を安定的に放熱することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電動機の断面図である。 上記電動機における樹脂外郭の斜視図である。 上記電動機におけるヒートシンクの斜視図であって、（Ａ）は上面側斜視図、（Ｂ）は背面側斜視図である。 上記電動機におけるヒートシンクの加工工程を示す断面図であって、（Ａ）は、径方向位置決め部の加工工程を示す断面図、（Ｂ）は、軸方向位置決め部と対向面との加工工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電動機の要部の断面図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なり得ることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る電動機１の断面図である。本実施形態の電動機１は、例えば、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンの回転駆動源に用いられる。

［電動機の全体構成］
電動機１は、固定子鉄心２１と、回転子３と、樹脂外郭１０と、第１の軸受７１と、第２の軸受８１と、ヒートシンク４と、回路基板５とを備えている。

固定子鉄心２１は、樹脂外郭１０と一体的に形成される。
回転子３は、回転シャフト６に固定され、固定子鉄心２１の内径側に配置される。
樹脂外郭１０は、回転シャフト６の軸心Ｃに平行な方向（以下、軸方向ともいう）の一端に開口端部１０１を有する円筒形状である。
ヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１を覆うように配置される。
回路基板５は、樹脂外郭１０とヒートシンク４とで覆われた内部空間に配置される。

以下では、例として、回転磁界を発生する円筒状の固定子２の径方向の内側に、永久磁石部３１を有する円柱状の回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型のブラシレスＤＣモータを電動機１として説明する。なお、電動機１は、もちろんこれに限られず、例えばアウターロータ型のブラシレスＤＣモータや、ＡＣモータ等の他の電動機であってもよい。

また以下の説明において、回転シャフト６の軸心Ｃは、電動機１の中心軸、つまり回転子３の回転軸でもある。径方向とは、軸心Ｃを通り、軸方向とは直交する方向である。また内径側とは、径方向の内側であり、外径側とは、径方向の外側である。さらに、周方向とは、軸心Ｃを中心とする回転方向である。

（回転子）
回転子３は、環状の永久磁石部３１と、回転子本体３０とを有する。回転子本体３０は、外周面と、内周面とを有する。回転子本体３０の外周面には、永久磁石部３１が固定される。回転子本体の内周面には、回転シャフト６が固定される。これにより、回転子本体３０と一体となって回転シャフト６が回転駆動する。

回転子３は、上記外周面に環状に永久磁石部３１が固定された表面磁石型である。永久磁石部３１は、Ｎ極とＳ極が周方向に等間隔に交互に現れるように、複数（例えば８または１０個）の永久磁石で環状に形成されている。なお、永久磁石部３１は、典型的には、Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ系合金等の金属焼結体で形成されるが、これ以外にも、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。

図１に示すように、回転子本体３０は、外周側鉄心３２と、絶縁部材３３と、内周側鉄心３４とを有する。

外周側鉄心３２は、環状に形成されており、回転子本体３０の外周面を形成する。外周側鉄心３２は、複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。内周側鉄心３４は、環状に形成されており、回転子本体３０の内周面を形成する。
内周側鉄心３４は、複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。内周側鉄心３４の中心には、回転シャフト６が圧入やカシメなどによって固着されている。

絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４との間を電気的に絶縁する。これにより、電動機１の固定子側の静電容量と回転子側の静電容量との差を低減して軸受７１、８１の電食を抑制することができる。絶縁部材３３は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの誘電体の樹脂で形成されており、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間に固定されている。絶縁部材３３は、環状の成形体であってもよいし、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間にインサート成形等により充填された樹脂材料であってもよい。

（固定子）
固定子２は、円筒形状のヨーク部と同ヨーク部から内径側に延びる複数のティース部を有した固定子鉄心２１と、ティース部に巻回された巻線（コイル）２２と、を備えている。固定子鉄心２１は、例えば複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。この固定子２（固定子鉄心２１）の外周面は、樹脂外郭１０で覆われている（図１参照）。固定子２は、回転子３の永久磁石部３１が固定子２の固定子鉄心２１に径方向に空隙（磁気ギャップ）を介して対向するように配置されている。

（樹脂外郭）
樹脂外郭１０は、絶縁性の樹脂材料で形成される。図２は、電動機１における樹脂外郭１０の斜視図であり、図２に示すように、軸方向の一端側（本実施形態では回転シャフト６の反出力端部６１側）に開口端部１０１を有する中空円筒状に形成される。ここで、反出力端部６１とは、回転シャフト６の出力端部６２とは反対側の端部である。出力端部６２とは、電動機１の負荷側（負荷に接続される側）の端部である。
上述のように、樹脂外郭１０は、固定子２と一体成形される。樹脂外郭１０を形成する樹脂材料は特に限定されず、例えばＢＭＣ（Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステル樹脂）樹脂で形成される。

また、樹脂外郭１０は、載置面９を有する。載置面９は、樹脂外郭１０の内周面１０ａ側に形成され、軸方向に垂直な内周平面であって、軸方向で回転子３よりもから間隙を介して回転シャフト６の反出力端部６１側に設けられる。載置面９は、後述する回路基板５を支持する。本実施形態において載置面９は、樹脂外郭１０の内周面１０ａから内径側に突出するように設けられた段部の上記反出力端部６１側の面である。載置面９は、樹脂外郭１０の内周面１０ａに、その周方向に連続的に形成されてもよいし、その周方向に間隔をおいて複数個所に形成されてもよい。

樹脂外郭１０は、後述する第２の軸受８１を収容する第２の軸受収容部８２をさらに有する。第２の軸受収容部８２の概形は、軸心Ｃを中心とする一端側が塞がれた円筒形状である。第２の軸受収容部８２は、樹脂外郭１０の開口端部１０１とは反対側の底部１０２に設けられている。

（回路基板）
回路基板５は、配線基板５０と、配線基板５０の表面（回転シャフト６の反出力端部６１側の面）に搭載された通電により発熱する電子部品５１とを含む。回路基板５は、概ね円板形状であり、回路基板５の周縁部は、載置面９に支持され、例えば、接着、粘着、ネジ締結、はんだ付け等によって固定される。なお、回路基板５の周縁部に位置決め用の凸部を、そして樹脂外郭１０の内周面１０ａに上記凸部と係合する位置決め用の凹部をそれぞれ設けてもよく、これにより回路基板５を周方向に位置決めした状態で載置面９に固定することができる。

通電により発熱する電子部品５１とは、主として、電源パワーＩＣ、モータ駆動電流の制御用ＩＣ等の半導体パッケージ部品であるが、コンデンサ等の受動部品が含まれてもよい。なお、配線基板５０には、電子部品５１のほか、電源ケーブルと接続されるコネクタ部品等の他の部品が搭載されるが、これらの図示は省略する。上記電源ケーブルは、樹脂外郭１０の開口端部１０１の近傍にその周方向の所定角度範囲にわたって形成されたケーブル挿通部１０５を通して図示しない電源に接続される。

図２に示すように載置面９には、回路基板５を貫通する複数（本例では２つ）の位置決めピン９ｃが設けられている。
また、樹脂外郭１０の内周面１０ａに、回路基板５を収容する位置決め用の凹部１０４を部分的に設けてもよく、これによっても回路基板５を周方向に位置決めした状態で載置面９に固定することができる。
また、図２に示されるコイル２２の端部２２１は、回路基板５に電気的に接続されるように形成され、回路基板５は、複数の位置決めピン９ｃにより載置面９上に位置決めされるとともに、回路基板５とコイルの端部２２１とのはんだ付けにより、載置面９上に固定される。

（軸受）
図１に示すように、第１の軸受７１は、外輪７１１、内輪７１２、複数のボール７１３等を有するボールベアリングである。第２の軸受８１は、外輪８１１、内輪８１２、ボール８１３等を有するボールベアリングである。

第１の軸受７１の外輪７１１は、ヒートシンク４（第１の軸受収容部４１）に固定され、第１の軸受７１の内輪７１２は、回転シャフト６の反出力端部６１側に固定される。第２の軸受８１の外輪８１３は、樹脂外郭１０（第２の軸受収容部８２）に固定され、第２の軸受８１の内輪８１２は、回転シャフト６の出力端部６２に固定される。これにより、回転シャフト６は、第１の軸受７１および第２の軸受８１により、ヒートシンク４および樹脂外郭１０に対して軸心Ｃのまわりに回転可能に支持される。

（ヒートシンク）
ヒートシンク４は、第１の軸受収容部４１と、円板部４２と、環状突出部４３と、突起部４４とを有する。ヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１に取り付けられ、固定される。ヒートシンク４は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。ヒートシンク４は、円板部４２と、環状突出部４３と、突起部４４とがそれぞれ一体に成形される。ヒートシンク４は例えば、ダイカスト（鋳造）によって成型される。

ヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１を覆うことで樹脂外郭１０の開口部を閉塞する蓋部材（ブラケット）としての機能と、第１の軸受７１を支持する軸受収容部（ベアリングハウス）としての機能と、電動機内部の電子部品５１で生じた熱を電動機外部へ放熱する放熱部材としての機能を有する。ヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１に図示しない複数のネジ部材を用いて固定される。

図３（Ａ）は、ヒートシンク４の内面側（図１において下面側）の斜視図であり、図３（Ｂ）はヒートシンク４の外面側（図１において上面側）の斜視図である。

円板部４２は、軸心Ｃを中心とする中心孔４０を有する円環状の板部である。本実施形態では、円板部４２の外径は、樹脂外郭１０の開口端部１０１の外径と同一又はほぼ同一の大きさである。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、円板部４２は、上面４２３と、その反対側の背面４２４とを有する。後述するように、円板部４２の上面部４２３には、第１の軸受収容部４１が形成される。円板部４２の背面４２４には、軸方向位置決め部４２０、環状突出部４３および突起部４４が設けられる。

環状突出部４３は、円板部４２の背面４２４側から回路基板５側に向かって突出するように形成される。また、環状突出部４３は、樹脂外郭１０の内周面１０ａに当接する径方向位置決め部４３０を有する。

突起部４４は、環状突出部４３よりも内径側に配置され、円板部４２の背面４２４側から回路基板５側に向かって突出し、回路基板５（本実施形態では電子部品５１）に熱的に接触する。本実施形態では、図１に示すように、突起部４４は、ヒートシンク４を樹脂外郭１０に取り付けたとき、径方向において、第１の軸受収容部４１と環状突出部４３との間の領域に配置され、電子部品５１と対向する。
以下、各部の詳細について説明する。

（第１の軸受収容部）
第１の軸受収容部４１は、第１の軸受７１を収容する。第１の軸受収容部４１は、軸心Ｃを中心とする一端側が塞がれた円筒形状を有し、第１の軸受７１を収容する。第１の軸受収容部４１は、円板部４２の中心孔４０の内周縁部４０１の上面４２３側に形成されている。

（円板部）
円板部４２は、軸方向位置決め部４２０を有する。図３（Ａ）に示すように、軸方向位置決め部４２０は、円板部４２の外周縁部４２２の背面４２４側に形成される。本実施形態において、外周縁部４２２とは、円板部４２の、環状突出部４３よりも外径側の領域である。

外周縁部４２２より内径側の領域における円板部４２の軸方向の厚みは、外周縁部４２２の軸方向の厚みより、薄くてもよい。外周縁部４２２より内径側の領域における円板部４２の厚みを外周縁部４２２よりも薄くした場合、図３（Ａ）に示すように、円板部４２の背面４２４側に複数のリブ部４２５を設けてもよい。複数のリブ部４２５は、第１の軸受収容部４１から環状突出部４３に向かって放射状に形成される。複数のリブ部４２５を設けることにより、ヒートシンク４の強度を確保することができる。

軸方向位置決め部４２０は、外周縁部４２２の背面４２４側に形成され、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する。図１に示すように、軸方向位置決め部４２０は、開口端部１０１に軸心Ｃの方向に当接する。軸方向位置決め部４２０は、例えばヒートシンク４のダイカスト等による成形後、旋盤等により、平面に加工されてもよい。本実施形態では、軸方向位置決め部４２０は、軸心Ｃに直交する平面に形成されている。

軸方向位置決め部４２０は、図３（Ａ）に示すように、外周縁部４２２の背面４２４側全域が軸心Ｃに直交する平面で形成されるが、この限りではない。例えば、ヒートシンク４の軸方向位置決め部４２０は、開口端部１０１に向かって突出する環状の突出部を有してもよく、樹脂外郭１０の開口端部１０１にはその突出部と対応する環状の溝部を有していてもよい。この突出部の径方向から見た断面は、台形状であってもよいし、曲面形状であってもよい。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、円板部４２の外周縁部４２２の複数個所には、ねじが挿通される孔部４２１が形成される。孔部４２１は、本実施形態では、外周縁部４２２に等角度間隔で３箇所設けられる。なお、外周縁部４２２に設けられる孔部４２１の数や位置は適宜変更可能であり、外周縁部４２２に孔部４２１を設けなくともよい。本実施形態では、樹脂外郭１０の開口端部１０１には、孔部４２１と対向する位置に図２に示されるねじ受部１０３が形成される。ヒートシンク４は、各孔部４２１に挿通される複数のねじによって樹脂外郭１０の開口端部１０１に固定される。この際、ヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１に対してその周方向に位置決めされる。

円板部４２はさらに、その外周縁部４２２の一部に所定角度範囲にわたって形成された切欠き部４２６を有する。切欠き部４２６は、樹脂外郭１０の開口端部１０１の近傍にわたって形成された上述のケーブル挿通部に対応する位置に設けられる。これにより、切欠き部４２６を、ヒートシンク４を樹脂外郭１０の開口端部１０１に組み付けるに際して、樹脂外郭１０に対する周方向の位置決めの目印として用いることができる。

（環状突出部）
上述したように、環状突出部４３は、径方向位置決め部４３０を有する。本実施形態では径方向位置決め部４３０は、樹脂外郭１０の開口端部１０１の内周面に当接する環状突出部４３の外周面に形成されている。すなわち、図１、図２、図３（Ａ）に示すように、径方向位置決め部４３０は、樹脂外郭１０の内周面１０ａに嵌合する円筒面を有する。

図３（Ａ）に示すように、環状突出部４３は、円板部４２の背面４２４に、軸心Ｃを中心とする円環状に形成される。図１に示すように、環状突出部４３の軸心Ｃに平行な断面は、概ね長方形状である。また、図３（Ａ）に示すように、環状突出部４３は、切れ目なく周方向に連続的に形成されているが、この限りではなく、一部に切れ目があってもよい。

（突起部）
上述したように、突起部４４は、環状突出部４３よりも内径側に配置され、円板部４２の背面４２４から軸方向における回路基板５側に向かって突出する。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態では、突起部４４は、回路基板５上に搭載された電子部品５１に向かって突出する直方体形状のブロックである。さらに、突起部４４は、電子部品５１と対向する対向面４４１を有する。なお、突起部４４の形状は、直方体形状に限られず、例えば、円柱形状であってもよい。

詳しくは後述するが、図１に示されるように、突起部４４の軸方向への突出高さは、環状突出部４３の突出高さよりも大きく形成されるのが好ましい。ここでいう突出高さとは、円板部４２の背面４２４を基準として軸方向に突出する高さである。本実施形態では、突起部４４の対向面４４１は、環状突出部４３の軸方向の先端部よりも、回路基板５に近い位置にある。突起部４４の上記突出高さは、円板部４２の軸方向位置決め部４２０が樹脂外郭１０の開口端部１０１に当接したときに、突起部４４の対向面４４１が電子部品５１の上面に所定範囲の大きさの間隙を形成するように設定される。

対向面４４１の電子部品５１側から見た形状は、電子部品５１の形状に合わせて形成されてもよく、例えば四角形状の平面である（図３（Ａ）参照）。対向面４４１は、例えばヒートシンク４のダイカスト等による成形後、旋盤等により、平面に加工されてもよい。

電子部品５１と突起部４４との間には、電子部品５１側から順に伝熱部材５２と接着部材５３が配置されており、突起部４４の対向面４４１は、伝熱部材５２および接着部材５３を介して電子部品５１と熱的に接触する。対向面４４１と電子部品５１との距離は、伝熱部材５２の厚みと接着部材５３の厚みを足した合計の厚み以下に設定される。これにより、伝熱部材５２および接着部材５３を介して対向面４４１を電子部品５１の上面に安定して接触させることができる。なお、これに限られず、電子部品５１と突起部４４との間には伝熱部材５２または接着部材５３のみが配置されてもよい。

伝熱部材５２としては、熱伝導性が良好で、絶縁性が高いものが好ましく、例えばシリコン樹脂製の放熱シートが用いられる。接着部材５３に関しても同様に、熱伝導性が良好で、絶縁性が高いものが好ましく、例えばシリコン樹脂製の接着剤が用いられる。接着部材５３は、伝熱部材５２と突起部４４とを接着するだけでなく、接着部材５３の変形により、突起部４４と電子部品５１との軸方向の位置のばらつきを吸収する。さらに、接着部材５３は、ヒートシンク４が樹脂外郭１０へ嵌合される際に、突起部４４から電子部品５１への押し付ける力を、接着部材５３の変形により逃がす。これにより、突起部４４と電子部品５１との安定した熱的接続を確保できるとともに、突起部４４から軸方向へ加わる力で電子部品５１や回路基板５が破損するのを防止することができる。

［ヒートシンクの加工工程］
図４は、本実施形態における、ヒートシンク４の加工工程の一部を示す模式図である。本実施形態では、ダイカスト（鋳造）により形成されるヒートシンク４の軸心Ｃ方向の寸法精度を高めるため、後加工として、ヒートシンク４の軸方向位置決め部４２０と対向面４４１とが平面となるように旋盤で加工している。ヒートシンク４は、まず、鋳造（ダイカスト）工程において、図示しない金型に流し込まれた金属（合金）が固まることによって、その概形が鋳物として形成される。その後、ヒートシンク４は、旋盤加工により、径方向位置決め部４３０、軸方向位置決め部４２０、および対向面４４１のそれぞれが加工される。本実施形態では、ヒートシンク４を、普通旋盤（汎用旋盤）によって、径方向位置決め部４３０、軸方向位置決め部４２０、対向面４４１の順番で加工する場合を例示する。

旋盤加工では、鋳造されたヒートシンク４が、図示しないチャック（爪）を用いて、図示しない主軸台（取り付けた部材を回転させる機構）に対して固定される。これにより、ヒートシンク４が、軸心Ｃを中心に回転する。次に、刃物台に固定されたバイトＢ（切削加工用の刃物）を、回転するヒートシンク４に対して接触させることで、ヒートシンク４の端面が削れていく。このとき、バイトＢを軸心Ｃの径方向に移動させることで、軸心Ｃに対して垂直な平面が形成される。また、バイトＢを軸心Ｃに対して平行に移動させることで、円筒面が形成される。

図４（Ａ）は、径方向位置決め部４３０の加工工程を示す断面図である。すなわち、図４（Ａ）に示すように、バイトＢを軸心Ｃと平行に移動させることで、環状突出部４３の外周面である径方向位置決め部４３０は、その径方向寸法が高い精度で形成される。このとき、径方向位置決め部４３０が、環状突出部４３の外周面に形成されていることで、旋盤に対して軸心Ｃの外径側からバイトＢを近づける場合に、環状突出部４３が加工の邪魔にならない。そのため、ヒートシンク４がダイカスト（鋳造）により成型された場合であっても、樹脂外郭１０（不図示）とヒートシンク４を組み合わせる際、環状突出部４３の外周面（径方向位置決め部４３０）と樹脂外郭１０の内周面１０ａ（不図示）とを、高い寸法精度で当接させることができる。

図４（Ｂ）は、軸方向位置決め部４２０と対向面４４１との加工工程を示す断面図である。
また、図４（Ｂ）に示すように、バイトＢを軸心Ｃと垂直な径方向に移動させることで、環状突出部４３の外径側に形成された軸方向位置決め部４２０は、その軸方向寸法が高い精度で形成される。このとき、軸方向位置決め部４２０が、上述の環状突出部４３よりも外周側に形成されていることで、旋盤に対して軸心Ｃの外径側からバイトＢを近づける場合に、環状突出部４３が加工の邪魔にならない。そのため、ヒートシンク４がダイカスト（鋳造）により成型された場合であっても、樹脂外郭１０（不図示）とヒートシンク４を組み合わせる際、ヒートシンク４の軸方向位置決め部４２０と樹脂外郭１０の開口端部１０１（不図示）とを、高い寸法精度で当接させることができる。

さらに、図４（Ｂ）に示すように、バイトＢを軸心Ｃと垂直な径方向に移動させることで、環状突出部４３の内径側に形成された突起部４４の対向面４４１は、その軸方向寸法が高い精度で形成される。このとき、対向面４４１は、環状突出部４３よりも内周側に形成されているものの、突起部４４の突出高さが環状突出部４３の突出高さよりも高くなるように形成されていることで、旋盤に対して軸心Ｃの外径側からバイトＢを近づける場合に、環状突出部４３が加工の邪魔にならない。そのため、ヒートシンク４がダイカスト（鋳造）により成型された場合であっても、樹脂外郭１０（不図示）とヒートシンク４を組み合わせる際、樹脂外郭１０に固定された回路基板５とヒートシンク４の突起部４４とを、高い寸法精度で位置決めすることができる。

［ヒートシンクの作用］
上述のように、本実施形態のヒートシンク４は、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する軸方向位置決め部４２０と、樹脂外郭１０の開口端部１０１の内周面に当接する径方向位置決め部４３０とを有する。このため、樹脂外郭１０へのヒートシンク４の組み付けと同時に、樹脂外郭１０に対してヒートシンク４が軸方向および径方向の双方向に位置決めされる。

より具体的には、一体の部品であるヒートシンク４に、樹脂外郭１０に対するヒートシンク４の軸方向の相対位置を位置決めする軸方向位置決め部４２０が設けられるとともに、回路基板５の電子部品５１に対するヒートシンク４の軸方向の相対位置を位置決めする突起部４４の対向面４４１が設けられる。そのため、ヒートシンク４の樹脂外郭１０に対する軸方向の相対位置の精度が確保される。これにより、突起部４４の対向面４４１と電子部品５１との軸方向の相対位置のばらつき（寸法ばらつき、組立ばらつき）を抑えて、電子部品５１からヒートシンク４へと安定的に伝熱し、電動機１の外部へと十分に放熱することができる。

また、ヒートシンク４に径方向位置決め部４３０が形成されていることにより、ヒートシンク４と樹脂外郭１０の径方向の組立ばらつきを小さくできるので、ヒートシンク４の突起部４４の対向面４４１を、樹脂外郭１０に固定された回路基板５上の電子部品５１に軸方向に精度よく対向させることができる。また、第１の軸受７１を軸心Ｃと同軸上に精度よく配置することができる。

したがって本実施形態によれば、ヒートシンク４と樹脂外郭１０の開口端部１０１との間に位置決め用の別途の支持部材（例えば、特許文献１に記載の金属ブラケット）を必要とすることなく、樹脂外郭１０に対してヒートシンク４を直接組み付けることができる。これにより、例えば特許文献１に記載のように、軸受を支持する金属ブラケットを介して放熱フィンを樹脂外郭の端部に固定する場合と比較して、部品点数の削減および組立作業性の向上を図ることができるだけでなく、樹脂外郭に対するヒートシンクの位置決めの精度を高めることができる。

すなわち、樹脂外郭とヒートシンク（放熱フィン）との間に上記金属ブラケットのような他の部材が介在する場合、当該金属ブラケットやヒートシンク自体の厚みばらつき、加工寸法ばらつき、樹脂外郭と金属ブラケットの組立ばらつき、金属ブラケットとヒートシンクの組立ばらつきなどの各種ばらつきの影響を受けて、ヒートシンクと樹脂外郭との間における軸方向および径方向の相対位置のばらつきが生じやすい。このため、回路基板とヒートシンクの突起部との間における所望距離がばらつくことで、とする伝熱特性が安定して確保することができないおそれがあった。

これに対して本実施形態によれば、上記金属ブラケットを介在させることなく、ヒートシンク４を樹脂外郭１０の開口端部１０１に直接組み付けているため、上記金属ブラケットの各種ばらつきの影響を小さくし、ヒートシンク４の突起部４４を回路基板５（電子部品５１）に対して高い精度で位置決めすることができる。これにより、ヒートシンク４の突起部４４の対向面４４１と回路基板５の電子部品５１との距離のばらつきを抑えることができる。したがって、突起部４４（対向面４４１）と回路基板５（電子部品５１）との距離が必要以上大きくなってしまう（例えば、対向面４４１と電子部品５１との距離が、伝熱部材５２の厚みと接着部材５３の厚みを足した合計の厚み以上となる）ことを防ぎ、電子部品５１からヒートシンク４への伝熱が妨げられ安定した放熱ができなくなってしまうのを防止できる。さらに、対向面４４１と電子部品５１との距離が必要以上小さくなってしまうことを防ぎ、突起部４４から軸方向へ加わる力で電子部品５１や回路基板５が破損するのを防止できる。

また、本実施形態によれば、ヒートシンク４が軸受収容部４１を備えているため、上記金属ブラケットを必要とすることなく第１の軸受７１を支持することができる。これにより、部品点数の削減と電動機１の組立作業性の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ヒートシンク４が寸法ばらつきの大きいダイカスト成型によって形成される場合に、軸方向位置決め部４２０と対向面４４１とを、旋盤による後工程で端面処理することで、ヒートシンク４の軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。よって、突起部４４の対向面４４１と電子部品５１との軸方向の相対位置のばらつき（組立ばらつき）をも更に抑えて、電子部品５１からヒートシンク４へと安定的に伝熱し、電動機１の外部へと十分に放熱することができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電動機１Ａの要部の概略断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

図５に示されるように、本実施形態の電動機１Ａは、円板部４２Ａと、環状突出部４３Ａと、突起部４４とを有するヒートシンク４Ａを備える。本実施形態のヒートシンク４Ａは、環状突出部４３Ａが樹脂外郭１０の開口端部１０１よりも外側に位置している点で、第１の実施形態と異なる。

本実施形態において、円板部４２Ａは、樹脂外郭１０の開口端部１０１の外径よりも大きな外径を有する。円板部４２Ａは、その背面４２４側に、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する軸方向位置決め部４２０Ａを有する。軸方向位置決め部４２０Ａは、第１の実施形態と同様に軸心Ｃに直交する平面で形成される。

環状突出部４３Ａは、円板部４２Ａの背面４２４側であって、円板部４２Ａの外周縁部４２７から軸方向に突出するように形成される。本実施形態において、外周縁部４２７とは、円板部４２Ａの、軸方向位置決め部４２０Ａより外周側の領域である。径方向位置決め部４３０Ａは環状突出部４３Ａの内周面に形成され、樹脂外郭１０の外周面に当接する。

以上のように構成される本実施形態のヒートシンク４Ａは、樹脂外郭１０の開口端部１０１と当接する軸方向位置決め部４２０Ａと、樹脂外郭１０の開口端部１０１の外周面に当接する径方向位置決め部４３０を有する。このため、第１の実施形態と同様に、樹脂外郭１０へのヒートシンク４Ａの組み付けと同時に、樹脂外郭１０に対してヒートシンク４Ａが軸方向および径方向の双方向に位置決めされる。これにより、ヒートシンク４Ａの突起部４４を回路基板５（電子部品５１）に対して高い精度で位置決めすることができるため、ヒートシンク４Ａと回路基板５（電子部品５１）との間の良好な伝熱特性を確保することができる。

＜変形例＞
以上の各本実施形態では、ヒートシンク４，４Ａの突起部４４が一つの場合を記載したが勿論これに限られず、電子部品等に合わせて複数設けられてもよい。例えば、異なる高さの電子部品が２つ以上ある場合、それぞれの高さに合わせた突起部を複数設けてもよいし、２つの同じ高さの電子部品が近くにある場合、一つの突起部で２つの電子部品に突出するように形成されてもよい。

また以上の本実施形態では、電動機１のシャフト６の一方の端部に負荷（トルク）が設けられ、その負荷に対して出力をする片軸モータを例に説明したが、シャフト６の両端部に負荷（トルク）が設けられ、その負荷に対して出力をする両軸モータであってもよい。

また、以上の本実施形態では、回路基板５は、樹脂外郭１０の内周面１０ａに沿った円板形状であったが、もちろんこれに限られない。載置面９に支持できる形状であればよく、例えば、長方形状であってもよい。

さらに以上の実施形態では、回転子本体３０が外周側鉄心３２、絶縁部材３３および内周側鉄心３４の３分割構造で構成されたが、これに限られず、単一の鉄心部材で構成されてもよい。

また、回転子３は、実施形態のような表面磁石型に限られず、回転子本体３０（回転子鉄心）に永久磁石が埋め込まれる磁石埋込穴が複数形成された埋込磁石型であってもよい。

１、１Ａ…電動機
４，４Ａ…ヒートシンク
１０…樹脂外郭
１０１…開口端部
２…固定子
２１…固定子鉄心
３…回転子
３１…永久磁石部
３２…外周側鉄心
３３…絶縁部材
３４…内周側鉄心
４…ヒートシンク
４１…第１の軸受収容部
４２，４２Ａ…円板部
４３，４３Ａ…環状突出部
４４…突起部
４２０，４２０Ａ…軸方向位置決め部
４３０，４３０Ａ…環状突出部
５…回路基板
５１…電子部品
６…回転シャフト
Ｃ…軸心

Claims (9)

1. 軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、前記樹脂外郭と一体的に形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内径側に配置された回転子と、前記樹脂外郭の前記開口端部を覆うヒートシンクと、前記樹脂外郭と前記ヒートシンクとで覆われた内部空間に配置される回路基板と、を備え、
   前記ヒートシンクは、
   円板部と、
   前記円板部から前記軸方向の前記回路基板側に突出する環状突出部と、
   前記環状突出部よりも前記樹脂外郭の内径側に配置され、前記円板部から前記回路基板側に向かって突出し前記回路基板と熱的に接触する突起部と、
   を有し、
   前記円板部は、前記樹脂外郭の前記開口端部と当接する軸方向位置決め部を有し、
   前記環状突出部は、前記樹脂外郭の内周面または外周面に当接する径方向位置決め部を有し、
   前記突起部の前記軸方向への突出高さは、前記環状突出部の突出高さよりも大きい
   電動機。
2. 請求項１に記載の電動機であって、
   前記径方向位置決め部は、前記環状突出部の外周面に形成されるとともに、前記樹脂外郭の内周面に当接する
   電動機。
3. 請求項１又は２に記載の電動機であって、
   前記軸方向位置決め部は、前記円板部の前記環状突出部より外周側に位置する
   電動機。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記回路基板は、通電により発熱する電子部品を含み、
   前記突起部は、前記電子部品に対向する対向面を有する
   電動機。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記樹脂外郭は、前記回路基板が固定される載置面を有する
   電動機。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の電動機であって、
   前記電動機は、前記回転子が固定される回転シャフトと、前記回転シャフトを回転自在に支持する第１の軸受とを有し、
   前記ヒートシンクは、前記第１の軸受を収容する軸受収容部をさらに有する
   電動機。
7. 請求項１～３のいずれか１つに記載の電動機の製造方法であって、
   前記ヒートシンクは、ダイカスト成型によって形成される
   電動機の製造方法。
8. 請求項４に記載の電動機の製造方法であって、
   鋳造された前記ヒートシンクの前記軸方向位置決め部と前記突起部の前記対向面とを、旋盤によって加工する工程を含む
   電動機の製造方法。
9. 請求項８に記載の電動機の製造方法であって、
   前記ヒートシンクの前記対向面を、前記旋盤に対して軸心の外径側からバイトを近づけて加工する工程を含む
   電動機の製造方法。

Images