JP7476611B2 - Electric motor - Google Patents

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Description

本発明は、ヒューズを内蔵した電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor with a built-in fuse.

例えば特許文献1に記載のように、過電流からモータを保護するガラス管ヒューズをモータケーシング内部に一体成型したモールドモータが知られている。 For example, as described in Patent Document 1, a molded motor is known in which a glass tube fuse that protects the motor from overcurrent is integrally molded inside the motor casing.

ヒューズは、その定格電流よりも大きな電流が流れたときに溶断し、過電流から回路を保護する電流遮断素子である。一般に、ヒューズは、定格ディレーティングと、温度ディレーティングをもつ。ヒューズの選定においてはこれらのディレーティングを考慮し、設計条件を定める必要がある。定格ディレーティングは、ヒューズの規格等により定まるもので、例えば、0.75程度である。一方、温度ディレーティングは、ヒューズのもつ抵抗温度係数によって定まるもので、温度が高いほど定格電流が低くなるように決定される。したがって、ヒューズを選定するにあたっては、ヒューズの定常電流は、定格電流に対して定格ディレーティングと温度ディレーティングを掛けた値以下にする必要がある。 A fuse is a current interruption device that melts when a current greater than its rated current flows, protecting the circuit from overcurrent. Fuses generally have a rated derating and a temperature derating. When selecting a fuse, it is necessary to determine the design conditions taking these deratings into consideration. The rated derating is determined by the fuse specifications, and is, for example, about 0.75. On the other hand, the temperature derating is determined by the resistance temperature coefficient of the fuse, and is determined so that the higher the temperature, the lower the rated current. Therefore, when selecting a fuse, the steady-state current of the fuse must be less than or equal to the rated current multiplied by the rated derating and temperature derating.

特許3697589号Patent No. 3697589

近年における電動機の小型化、高機能化に伴い、定常電流と異常電流との差が小さくなりつつある。このような電動機に適用されるヒューズには、定常電流は流しつつ、異常電流が流れたときは速やかに溶断することが要求される。 In recent years, as electric motors have become smaller and more sophisticated, the difference between steady-state current and abnormal current is becoming smaller. Fuses used in such motors are required to pass a steady-state current while melting quickly when an abnormal current flows.

しかしながら、市場で入手できるヒューズの定格電流には限りがある。しかも、ヒューズの定格ディレーティングおよび温度ディレーティングを考慮した選定が必要とされる。このため、定常電流と異常電流との差が小さい回路に適合した定格電流のヒューズの選定が困難であった。 However, there is a limit to the rated current of fuses available on the market. Furthermore, the fuse's rated derating and temperature derating must be taken into consideration when selecting a fuse. This makes it difficult to select a fuse with a rated current suitable for a circuit where the difference between the steady-state current and abnormal current is small.

また、使用環境温度が比較的高温の場合、要求される定常電流を安定に流すことができるように比較的高容量の(定格電流が大きい)ヒューズを選択せざるを得ない場合がある。しかし、電流に対するヒューズの溶断時間はヒューズが高容量のものほど長くなるため、異常電流が流れたときに、所望とする溶断時間で電流を遮断することができないという問題がある。 In addition, when the operating environment temperature is relatively high, it may be necessary to select a fuse with a relatively high capacity (high rated current) so that the required steady-state current can flow stably. However, the higher the capacity of the fuse, the longer the fuse's melting time for the current, which creates the problem that when an abnormal current flows, the current cannot be cut off within the desired melting time.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、定常電流と異常電流との差が小さい場合でもヒューズを安定に動作させることができる電動機を提供することにある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide an electric motor that can operate a fuse stably even when the difference between the steady-state current and the abnormal current is small.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電動機は、モータ本体と、ケーシングと、回路基板と、絶縁性熱伝導部とを備える。
上記モータ本体は、ステータとロータとを有する。
上記ケーシングは、少なくとも一部に金属製の放熱部を有し、上記モータ本体を収容する。
上記回路基板は、上記ケーシングに収容され、上記モータ本体を過電流から保護するヒューズを搭載する。
上記絶縁性熱伝導部は、上記ヒューズと上記放熱部との間に配置される。
In order to achieve the above object, an electric motor according to one embodiment of the present invention includes a motor body, a casing, a circuit board, and an insulating heat-conducting part.
The motor body includes a stator and a rotor.
The casing has at least a portion thereof made of metal as a heat dissipating portion and houses the motor body.
The circuit board is housed in the casing and includes a fuse that protects the motor body from overcurrent.
The insulating heat-conducting portion is disposed between the fuse and the heat dissipation portion.

上記ケーシングは、上記モータ本体と上記回路基板を収容するケース本体と、上記放熱部を有し、上記ケース本体に取り付けられ、前記回路基板に対向する蓋部と、を有してもよい。 The casing may have a case body that houses the motor body and the circuit board, and a lid that has the heat dissipation section, is attached to the case body, and faces the circuit board.

上記絶縁性熱伝導部は、弾性変形可能な絶縁性熱伝導樹脂であってもよい。 The insulating heat conductive part may be an elastically deformable insulating heat conductive resin.

前記絶縁性熱伝導樹脂は、シリコーン樹脂であってもよい。 The insulating thermally conductive resin may be a silicone resin.

本発明によれば、定常電流と異常電流との差が小さい場合でもヒューズを安定に動作させることができる。 According to the present invention, the fuse can be operated stably even when the difference between the steady-state current and the abnormal current is small.

本発明の一実施形態に係る電動機の断面図である。1 is a cross-sectional view of an electric motor according to an embodiment of the present invention. 上記電動機の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric motor. 上記電動機の要部の側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view of a main part of the electric motor. ヒューズの特性の一例を示す図であり、(A)は温度ディレーティング、(B)は溶断特性を示している。1A and 1B are diagrams showing an example of fuse characteristics, in which (A) shows temperature derating and (B) shows melting characteristics. 上記電動機における蓋部の構成の変形例を示す図であり、(A)は外面側斜視図、(B)は内面側斜視図である。10A and 10B are diagrams showing a modified configuration of the cover portion of the electric motor, in which (A) is an outer perspective view and (B) is an inner perspective view.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、第1の実施形態に係る電動機1の断面図であり、図2は、その分解斜視図である。本実施形態では、電動機1として、アキシャルエアギャップ型電動機を例に挙げて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 1 is a cross-sectional view of an electric motor 1 according to a first embodiment, and Fig. 2 is an exploded perspective view thereof. In this embodiment, an axial air-gap type electric motor will be described as an example of the electric motor 1.

電動機1は、円柱状のステータ2と、図1においてステータ2の左右の両側面に所定の空隙(ギャップ)をもって対向するように配置される円盤状の一対のロータ3a,3bとを備えている。各ロータ3a,3bは、ステータ2を貫通し回転駆動力を出力する出力軸4に固定され、各ロータ3a,3bと、ステータ2とは出力軸4を中心軸として同軸に配置されている。ステータ2と各ロータ3a,3bは、電動機1のモータ本体Mを構成する。 The electric motor 1 comprises a cylindrical stator 2 and a pair of disk-shaped rotors 3a, 3b arranged to face each other with a predetermined gap between them on both the left and right sides of the stator 2 in FIG. 1. Each rotor 3a, 3b is fixed to an output shaft 4 that passes through the stator 2 and outputs a rotational driving force, and each rotor 3a, 3b and the stator 2 are arranged coaxially with the output shaft 4 as the central axis. The stator 2 and each rotor 3a, 3b constitute the motor body M of the electric motor 1.

電動機1はさらに、電動機を駆動するための回路基板5を備えている。回路基板5は、円盤状に形成された基板本体の上に、後述する電源パワーICチップ51や制御用ICチップ52、ヒューズ53などの部品が実装されている。回路基板5は一方のロータ3a(図1において左側のロータ3a)と蓋部6との間に配置されている。なお回路基板5の配置は、他方のロータ3b側であっても良い。 The electric motor 1 further includes a circuit board 5 for driving the electric motor. The circuit board 5 has a disk-shaped board body on which components such as a power IC chip 51, a control IC chip 52, and a fuse 53, which will be described later, are mounted. The circuit board 5 is disposed between one rotor 3a (the rotor 3a on the left side in FIG. 1) and the cover 6. The circuit board 5 may also be disposed on the other rotor 3b side.

ステータ2は、合成樹脂製のケース本体10に収容される。図2に示すように、ステータ2は出力軸4を中心として円周方向に沿って環状に配置された複数個のポールメンバー21が含まれている。図1を併せて参照して、ポールメンバー21は、左右一対のフランジ状のティース面22を有する固定子鉄心にコイル24を巻回してなり、上記固定子鉄心は、H字状に形成された複数枚の電磁鋼板を半径方向に沿って積層することにより形成される。 The stator 2 is housed in a case body 10 made of synthetic resin. As shown in FIG. 2, the stator 2 includes a plurality of pole members 21 arranged in a ring shape along the circumferential direction centered on the output shaft 4. Referring also to FIG. 1, the pole members 21 are formed by winding a coil 24 around a stator core having a pair of flange-shaped teeth surfaces 22 on the left and right, and the stator core is formed by stacking a plurality of electromagnetic steel plates formed into an H-shape along the radial direction.

各ポールメンバー21は、絶縁樹脂からなるインシュレータによって全体がティース面22を残して覆われている。インシュレータには、各ポールメンバー同士を連結するための図示しない連結手段が設けられている。なお、本発明においてステータ2の構成は任意的事項である。 Each pole member 21 is entirely covered with an insulator made of insulating resin, leaving only the teeth surface 22. The insulator is provided with connecting means (not shown) for connecting each pole member to another. Note that the configuration of the stator 2 is optional in the present invention.

次に、一対のロータ3a,3bについて説明するが、一対のロータ3a,3bは同一構成であるため、この例ではロータ3a,3bを合わせて説明する。図2に示すように、ロータ3a,3bは、円盤状のヨーク31と、同ヨーク31に出力軸4を中心に環状に配置される複数のマグネット32とを備えている。なお、本発明において、ロータ3a,3bの具体的な構成も任意的事項である。 Next, the pair of rotors 3a and 3b will be described. However, since the pair of rotors 3a and 3b have the same configuration, in this example, the rotors 3a and 3b will be described together. As shown in FIG. 2, the rotors 3a and 3b are equipped with a disk-shaped yoke 31 and a plurality of magnets 32 arranged in a ring shape around the output shaft 4 on the yoke 31. Note that in the present invention, the specific configuration of the rotors 3a and 3b is also optional.

この例において、各ロータ3a,3bは同一の出力軸4を共有しているが、各ロータ3a,3bに出力軸4を有する2出力軸タイプであってもよい。 In this example, each rotor 3a, 3b shares the same output shaft 4, but it may be a two-output shaft type in which each rotor 3a, 3b has an output shaft 4.

この連結手段を介して各ポールメンバー21が環状に連結されたのち、軸受部23a,23bとともにインサート成形によって樹脂で一体にモールドされる。これにより、ステータ2の外周には、ケース本体10が一体形成される。なお、軸受部23a,23bは、一対のラジアルボールベアリングを有し、出力軸4を回転可能に軸支する。 After each pole member 21 is connected in an annular shape via this connecting means, it is molded integrally with the bearings 23a and 23b using resin by insert molding. As a result, the case body 10 is integrally formed on the outer periphery of the stator 2. The bearings 23a and 23b have a pair of radial ball bearings and rotatably support the output shaft 4.

図1に示すように、ケース本体10は、例えばBMC樹脂などのエンジニアリングプラスチックからなり、両端にロータ3a,3bを収納するための収納凹部11a,11bが形成されている。ケース本体10の一方の端部(図1では左端部)には、ブッシング7が嵌合されるガイド溝12z(図2参照)が軸方向に沿ってコ字状に切り欠かれている。ブッシング7は、回路基板5を図示しない電源へ接続する電源ケーブル54を挟持する。 As shown in FIG. 1, the case body 10 is made of engineering plastic such as BMC resin, and has storage recesses 11a, 11b formed at both ends for storing the rotors 3a, 3b. At one end of the case body 10 (the left end in FIG. 1), a guide groove 12z (see FIG. 2) into which the bushing 7 fits is cut out in a U-shape along the axial direction. The bushing 7 clamps the power cable 54 that connects the circuit board 5 to a power source (not shown).

収納凹部11a,11bは、ケース本体10の内周面とステータ2の両側面との間に形成される。収納凹部11a,11bは、ロータ3を回転可能に収納な可能な大きさ(深さ)を有し、この例において、一方の収納凹部11a(図1では左側)は、回路基板5をさらに収納可能な深さを備えている。 The storage recesses 11a and 11b are formed between the inner circumferential surface of the case body 10 and both side surfaces of the stator 2. The storage recesses 11a and 11b have a size (depth) that allows the rotor 3 to be rotatably stored therein, and in this example, one of the storage recesses 11a (the left side in FIG. 1) has a depth that allows the circuit board 5 to be further stored therein.

収納凹部11a,11bの開放端には、蓋部6a,6bが固定される係止面111が設けられている。係止面111は、収納凹部11の内周面と、収納凹部11の内径よりもさらに一回り大きい内径を有する側面との間に形成された段差面からなり、この係止面111に沿って蓋部6a,6bのフランジ部61が当接することで、蓋部6a,6bがケース本体10に固定される。ケース本体10および蓋部6a,6bは、モータ本体Mおよび回路基板5を収容するケーシングCを構成する。 The open ends of the storage recesses 11a and 11b are provided with locking surfaces 111 to which the lids 6a and 6b are fixed. The locking surfaces 111 are stepped surfaces formed between the inner peripheral surface of the storage recess 11 and a side surface having an inner diameter one size larger than the inner diameter of the storage recess 11, and the flanges 61 of the lids 6a and 6b abut against the locking surfaces 111, thereby fixing the lids 6a and 6b to the case body 10. The case body 10 and the lids 6a and 6b form the casing C that houses the motor body M and the circuit board 5.

蓋部6a,6bは、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属材料で形成される。蓋部6a,6bは、ケース本体10の開放端に沿って圧入可能な円盤状に形成されており、その外周には、ケース本体10の係止面111に沿って係止されるフランジ部61が設けられている。蓋部6a,6bの中央には、出力軸4を外部に引き出すための引出部62が設けられている。引出部62は、蓋部6a,6bの表面側に向かって突出されている。 The lids 6a and 6b are formed of a metal material such as stainless steel or an aluminum alloy. The lids 6a and 6b are formed in a disk shape that can be pressed into the open end of the case body 10, and a flange portion 61 that engages with the engaging surface 111 of the case body 10 is provided on the outer periphery. A pull-out portion 62 for pulling out the output shaft 4 to the outside is provided in the center of the lids 6a and 6b. The pull-out portion 62 protrudes toward the surface side of the lids 6a and 6b.

回路基板5は、電源パワーIC51や制御用IC52、ヒューズ53などの部品が搭載される実装面を蓋部6aに向けて収容凹部11aに収容されている。電源パワーIC51は、電源ケーブル54を介して入力される電力を所定の電力に変換する。制御用IC52は、電源パワーIC51によって生成された電力を基に、コイル24を励磁するためのコイル電流を生成する。 The circuit board 5 is housed in the housing recess 11a with the mounting surface on which components such as the power supply IC 51, control IC 52, and fuse 53 are mounted facing the lid 6a. The power supply IC 51 converts the power input via the power cable 54 into a predetermined power. The control IC 52 generates a coil current for exciting the coil 24 based on the power generated by the power supply IC 51.

ヒューズ53は、コイル24の短絡などにより回路基板5に異常電流が流れたときに電流を遮断し、回路基板5やコイル24を焼損から保護する素子である。ヒューズ53は、電動機1の駆動電流(コイル電流)の最大値以上の定格電流を有し、予め設定された異常電流が流れたときに溶断する電流遮断特性を有する。 The fuse 53 is an element that cuts off the current when an abnormal current flows through the circuit board 5 due to a short circuit in the coil 24, etc., and protects the circuit board 5 and the coil 24 from burning. The fuse 53 has a rated current equal to or greater than the maximum value of the drive current (coil current) of the motor 1, and has a current-cutting characteristic that melts when a preset abnormal current flows.

電源パワーIC51および制御用IC52は、蓋部6aとの間に所定の間隙が形成されることにより、蓋部6aと電気的に絶縁される。一方、ヒューズ53は、絶縁性熱伝導部63を挟んで、蓋部6aと対向している。 The power supply power IC 51 and the control IC 52 are electrically insulated from the lid portion 6a by forming a predetermined gap between them. On the other hand, the fuse 53 faces the lid portion 6a with the insulating heat conductive portion 63 in between.

図3は、ヒューズ53と蓋部6aとの関係を示す要部の側断面図である。ヒューズ53は、ヒューズエレメント(導線)を収容する本体部53aと、本体部53aの両端に設けられた一対の電極部53bとを有する表面実装型のチップヒューズであり、一対の電極部53bが回路基板5にはんだ付けされる。本体部53aは、セラミック管あるいはガラス管などの管体を含む。ヒューズ53は、回路基板5に直接はんだ付けされるものに限られず、予め回路基板5上に搭載された端子台(ソケット)に挿着されるものであってもよい。 Figure 3 is a side cross-sectional view of the main parts showing the relationship between the fuse 53 and the cover 6a. The fuse 53 is a surface-mounted chip fuse having a body 53a that houses a fuse element (conductor) and a pair of electrodes 53b provided at both ends of the body 53a, and the pair of electrodes 53b are soldered to the circuit board 5. The body 53a includes a tube such as a ceramic tube or a glass tube. The fuse 53 is not limited to being directly soldered to the circuit board 5, but may be inserted into a terminal block (socket) previously mounted on the circuit board 5.

絶縁性熱伝導部63は、ヒューズ53の上面と蓋部6aの内面(図3において蓋部6aの下面)との間に挟み込まれる。蓋部6aは金属材料で形成されているため、ヒューズ53で発生した熱を絶縁性熱伝導部63を介して放出する放熱部として機能する。 The insulating heat conductive portion 63 is sandwiched between the upper surface of the fuse 53 and the inner surface of the lid portion 6a (the lower surface of the lid portion 6a in FIG. 3). Since the lid portion 6a is made of a metal material, it functions as a heat dissipation portion that dissipates heat generated in the fuse 53 via the insulating heat conductive portion 63.

本実施形態において絶縁性熱伝導部63は、電気絶縁性の材料からなる熱伝導シートであり、典型的には、シリコーン系/非シリコーン系の熱伝導性樹脂のほか、熱伝導性セラミック等であってもよい。絶縁性熱伝導部63を熱伝導性樹脂で形成した場合、絶縁性熱伝導部63が弾性変形可能であるため、蓋部6aに加わる外力の緩衝効果が得られる。このため、蓋部6aに加わる応力が直接ヒューズ53に作用することを防止できる。 In this embodiment, the insulating heat conductive part 63 is a heat conductive sheet made of an electrically insulating material, and may typically be a silicone-based/non-silicone-based heat conductive resin, or a heat conductive ceramic. When the insulating heat conductive part 63 is made of a heat conductive resin, the insulating heat conductive part 63 is elastically deformable, and therefore has a buffering effect against external forces applied to the lid part 6a. This prevents stress applied to the lid part 6a from acting directly on the fuse 53.

絶縁性熱伝導部63の厚みTは、ヒューズ53と蓋部6aとの間の電気絶縁性を確保できれば特に限定されず、絶縁性熱伝導部63を構成する熱伝導シートの弾性や熱伝導特性などに応じて適宜設定可能である。絶縁性熱伝導部63は空気よりも高い熱伝導性を有していればその熱伝導率は特に限定されず、好ましくは、0.1W/m・K以上である。 The thickness T of the insulating heat conductive portion 63 is not particularly limited as long as electrical insulation between the fuse 53 and the lid portion 6a can be ensured, and can be set appropriately depending on the elasticity and heat conduction characteristics of the heat conductive sheet that constitutes the insulating heat conductive portion 63. The thermal conductivity of the insulating heat conductive portion 63 is not particularly limited as long as it has a higher thermal conductivity than air, and is preferably 0.1 W/m·K or more.

絶縁性熱伝導部63は、粘着性を有するシートであってもよい。この場合、絶縁性熱伝導部63は、あらかじめヒューズ53または蓋部6aに貼着され、ケース本体10に対する蓋部6aの取り付け時(本実施形態では圧入時)に、絶縁性熱伝導部63がヒューズ53と蓋部6aとの間に挟み込まれる。 The insulating heat conductive part 63 may be an adhesive sheet. In this case, the insulating heat conductive part 63 is attached to the fuse 53 or the lid part 6a in advance, and when the lid part 6a is attached to the case body 10 (when pressed in in this embodiment), the insulating heat conductive part 63 is sandwiched between the fuse 53 and the lid part 6a.

なお、絶縁性熱伝導部63は、シート状のものに限られず、ペースト材料の硬化物であってもよい。この場合、ヒューズ53は回路基板5上において上記ペースト材料でモールドされる。ペースト材料の硬化処理後、ケース本体10に対する蓋部6aの取り付け時(本実施形態では圧入時)に蓋部6aが上記ペースト材料の硬化体に当接される。 The insulating heat conductive portion 63 is not limited to a sheet-like one, and may be a hardened paste material. In this case, the fuse 53 is molded on the circuit board 5 with the paste material. After the paste material is hardened, the cover portion 6a is brought into contact with the hardened paste material when the cover portion 6a is attached to the case body 10 (when the cover portion 6a is pressed into the case body 10 in this embodiment).

以上のように構成される本実施形態の電動機1において、回路基板5は、ステータ2のコイル24へ駆動電流を入力し、ステータ2に回転磁界を生成させる。これにより、ロータ3a,3bがステータ2に対して回転し、その回転駆動力が出力軸4を介して外部機器に伝達される。外部機器としては、例えば、空気調和機におけるファン装置(室内ファンまたは室外ファン)が挙げられる。 In the electric motor 1 of this embodiment configured as described above, the circuit board 5 inputs a drive current to the coil 24 of the stator 2, causing the stator 2 to generate a rotating magnetic field. This causes the rotors 3a and 3b to rotate relative to the stator 2, and the rotational drive force is transmitted to an external device via the output shaft 4. An example of the external device is a fan device (indoor fan or outdoor fan) in an air conditioner.

電動機1の駆動時、コイル24からの発熱などにより発熱し、ケーシングCの内部が所定温度(例えば、100℃)に上昇する。電動機1は、ヒューズ53と蓋部6aとの間に絶縁性熱伝導部63を備えているため、ヒューズ53に作用する熱が絶縁性熱伝導部63を通って放熱部としての蓋部6aへ伝達される。これにより、ヒューズ53の放熱性が高まるため、ヒューズ53はその周囲の温度よりも低温に維持される。 When the electric motor 1 is driven, heat is generated due to heat generation from the coil 24, etc., and the inside of the casing C rises to a predetermined temperature (for example, 100°C). Since the electric motor 1 has an insulating heat conductive part 63 between the fuse 53 and the lid part 6a, heat acting on the fuse 53 is transferred through the insulating heat conductive part 63 to the lid part 6a, which serves as a heat dissipation part. This improves the heat dissipation properties of the fuse 53, so that the fuse 53 is maintained at a lower temperature than the temperature of its surroundings.

上述のように、ヒューズ53は、コイル24の短絡などにより回路基板5に異常電流が流れたときに電流を遮断し、回路基板5やコイル24を焼損から保護する。ヒューズ53は、電動機1の駆動電流以上の定格電流を有し、予め設定された異常電流が流れたときに溶断する電流遮断特性を有する。以下、ヒューズ53の定格電流について説明する。 As described above, the fuse 53 cuts off the current when an abnormal current flows through the circuit board 5 due to a short circuit in the coil 24, etc., and protects the circuit board 5 and the coil 24 from burning. The fuse 53 has a rated current equal to or greater than the drive current of the motor 1, and has a current-cutting characteristic that causes it to melt when a preset abnormal current flows. The rated current of the fuse 53 is explained below.

一般にヒューズは定格ディレーティングと温度ディレーティングをもつため、ヒューズの定常電流は、次式で示すように、定格電流に対して定格ディレーティングと温度ディレーティングを掛けた値以下にする必要がある。
定常電流≦定格電流×定常ディレーティング×温度ディレーティング …(1)
Generally, fuses have a rated derating and a temperature derating, so the steady-state current of the fuse must be less than or equal to the rated current multiplied by the rated derating and temperature derating, as shown in the following formula.
Steady-state current ≦ rated current × steady-state derating × temperature derating … (1)

温度ディレーティングは、ヒューズのもつ抵抗温度係数によって定まるもので、温度が高いほど抵抗値が大きくなる。図4(A)に、ヒューズの温度ディレーティング特性の一例を示す。同図において横軸は周囲温度、縦軸は定格電流の変化率(%)である。典型的には、室温より高い温度下では定格電流が下がり、室温より低い温度下では定格電流が上がる傾向を示す。
また、図4(B)に、ヒューズのI-t特性の一例を示す。同図において横軸は電流値を示し、縦軸は溶断時間を示している。つまり、I-t特性は、ヒューズに流れる電流の大きさと溶断時間との関係を示すヒューズの溶断特性に相当する。一般的な溶断特性としては、同図に示すように電流値が大きいほど溶断時間は短く、電流値が同じでも定格電流が大きいヒューズほど溶断時間は長くなる。
Temperature derating is determined by the resistance temperature coefficient of the fuse, and the higher the temperature, the higher the resistance value. Figure 4(A) shows an example of the temperature derating characteristics of a fuse. In the figure, the horizontal axis is the ambient temperature, and the vertical axis is the rate of change (%) of the rated current. Typically, there is a tendency for the rated current to decrease at temperatures higher than room temperature, and for the rated current to increase at temperatures lower than room temperature.
Moreover, Fig. 4(B) shows an example of the It characteristic of a fuse. In this figure, the horizontal axis indicates the current value, and the vertical axis indicates the melting time. In other words, the It characteristic corresponds to the melting characteristic of a fuse, which indicates the relationship between the magnitude of the current flowing through the fuse and the melting time. As shown in this figure, the general melting characteristic is that the greater the current value, the shorter the melting time, and even if the current value is the same, the greater the rated current of the fuse, the longer the melting time.

一例として、定常電流が0.825A(電圧AC250V)、周囲温度が100℃の条件で使用されるヒューズの選定方法について説明する。定常ディレーティングが0.8、温度ディレーティングが0.8のヒューズの場合、定格電流は、上記(1)式より、次式のように算出される。
0.825[A]/(0.8×0.8)=1.289[A] …(2)
したがって、上記条件で使用されるヒューズとしては、1.289A以上の容量、すなわち定格電流をもつものでなければならない。
ところが、市場で入手できるヒューズの定格電流が図4(B)に示すように小さいものから順に1A、1.25A、1.6A、2A、2.5A、3.15A、4Aおよび5Aの8種類しかない場合、1.6Aのものを選ばざるを得ない。このとき、異常電流が3Aの場合、溶断時間は20秒以上かかることになるため、回路保護という観点からは安全面に不安が残る。
As an example, a method for selecting a fuse to be used under conditions of a steady-state current of 0.825 A (voltage of AC 250 V) and an ambient temperature of 100° C. will be described. In the case of a fuse with a steady-state derating of 0.8 and a temperature derating of 0.8, the rated current is calculated from formula (1) above as follows:
0.825 [A] / (0.8 × 0.8) = 1.289 [A] ... (2)
Therefore, a fuse used under the above conditions must have a capacity of 1.289 A or more, that is, a rated current.
However, when fuses available on the market only come in eight types of rated current, from smallest to largest, as shown in Figure 4(B), namely 1 A, 1.25 A, 1.6 A, 2 A, 2.5 A, 3.15 A, 4 A, and 5 A, one has no choice but to choose the 1.6 A fuse. In this case, if the abnormal current is 3 A, it will take more than 20 seconds for the fuse to melt, which raises safety concerns from the standpoint of circuit protection.

これに対して本実施形態の電動機1は、ヒューズ53が絶縁性熱伝導部63を介して金属製の蓋部6aに接続されているため、絶縁性熱伝導部63がない場合と比較して、ヒューズ53の放熱性が高められる。
例えば、蓋部6aへの放熱により、ヒューズ53の温度を20℃低くできるとした場合(周囲温度80℃に相当)、図4(A)に示す温度ディレーティング特性を有するヒューズの場合では、温度ディレーティングは0.85以上となるため、定格電流は、次式のようになる。
0.825[A]/(0.8×0.85)=1.213[A] …(2)'
この場合、ヒューズ53の定格電流としては、上述の例では1.25Aのものを選ぶことができる。このとき、異常電流が3Aの場合、溶断時間は0.3秒以下にすることができるため、定格電流が1.6Aのものを選定した場合よりも、異常電流が流れたときに速やかに溶断して回路を過電流から保護することができるようになる。
In contrast, in the electric motor 1 of this embodiment, the fuse 53 is connected to the metal cover portion 6a via the insulating heat conductive portion 63, and therefore the heat dissipation properties of the fuse 53 are improved compared to when the insulating heat conductive portion 63 is not present.
For example, if it is possible to reduce the temperature of fuse 53 by 20° C. (corresponding to an ambient temperature of 80° C.) by dissipating heat to lid portion 6 a, in the case of a fuse having the temperature derating characteristics shown in FIG. 4(A), the temperature derating will be 0.85 or more, and the rated current will be expressed by the following equation.
0.825 [A] / (0.8 × 0.85) = 1.213 [A] ... (2) '
In this case, in the above example, a rated current of 1.25 A can be selected for fuse 53. In this case, when the abnormal current is 3 A, the melting time can be set to 0.3 seconds or less, so that the fuse can melt more quickly when an abnormal current flows, thereby protecting the circuit from overcurrent, compared to when a fuse with a rated current of 1.6 A is selected.

以上のように、本実施形態によれば、回路基板5上のヒューズ53と放熱部としての蓋部6aとの間に配置された絶縁性熱伝導部63を備えているため、ヒューズ53を周囲環境温度よりも低温に維持することができる。これにより、ヒューズの温度ディレーティングに起因する定格電流の低下を抑えられるため、限られた定格電流のヒューズのラインアップの中から使用可能なヒューズの選定の幅を広げることができる。 As described above, according to this embodiment, since the insulating heat conductive portion 63 is disposed between the fuse 53 on the circuit board 5 and the lid portion 6a serving as a heat dissipation portion, the fuse 53 can be maintained at a temperature lower than the ambient temperature. This suppresses the decrease in rated current caused by temperature derating of the fuse, and therefore allows for a wider range of fuses to be selected from the limited lineup of fuses with rated currents.

その結果、ヒューズのディレーティング特性の関係から選択できなかった定格電流のヒューズの放熱性を高めることでその選択が可能となる。さらに、周囲温度が高いなどの過酷な条件下で使用されるヒューズであってもその溶断時間が長くなるのを防ぐことができる。これにより、定常電流と異常電流との差が小さい場合であってもヒューズ53を安定に動作させることができる。 As a result, by improving the heat dissipation of the fuse, it becomes possible to select a rated current that could not be selected due to the fuse's derating characteristics. Furthermore, it is possible to prevent the melting time from becoming longer even for fuses used under harsh conditions such as high ambient temperatures. This allows fuse 53 to operate stably even when the difference between the steady-state current and the abnormal current is small.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、以上の実施形態では、電動機として、ステータの軸方向にロータが間隙をおいて対向するアキシャルエアギャップ型電動機を例に挙げて説明したが、これに限らず、ステータの径方向にロータが間隙をおいて対向するラジアルギャップ型電動機にも本発明は適用可能である。 For example, in the above embodiment, an axial air gap type motor in which a rotor faces a stator with a gap in the axial direction has been described as an example of the motor, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to a radial gap type motor in which a rotor faces a stator with a gap in the radial direction.

また、以上の実施形態では、放熱部としての蓋部6aの全体を金属材料で形成したが、これに限られず、ヒューズ53に対向する部位のみ金属材料で構成されてもよい。
例えば、図5(A),(B)に、変形例に係る蓋部60の外面側斜視図および内面側斜視図である。
同図に示すように、蓋部60は、全体が合成樹脂材料で形成され、ヒューズ53と対向する領域のみ金属製の放熱部64が設けられる。合成樹脂材料としては、例えば、ABS(アクロル二トリル-ブタジエン-スチレン)やPPS(ポリ-フェニレン-サルファイド)などが挙げられる。
放熱部64は矩形の金属板であり、その表面および裏面が蓋部60の外面および内面の一部を構成している。
このような構成によっても、上述の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
この例において、放熱部64は、蓋部60にインサート成型によって一体化されているが、これ以外に、あらかじめ成型された蓋部60に開口部を設け、その開口部に放熱部64を接着などの方法で固定してもよい。
In the above embodiment, the entire lid 6a serving as a heat dissipation portion is made of a metal material, but this is not limited thereto, and only the portion facing the fuse 53 may be made of a metal material.
For example, FIGS. 5A and 5B are an outer perspective view and an inner perspective view of a lid portion 60 according to a modified example.
As shown in the figure, the entire cover 60 is made of a synthetic resin material, and a metal heat dissipation section 64 is provided only in the area facing the fuse 53. Examples of synthetic resin materials include ABS (achloronitrile-butadiene-styrene) and PPS (polyphenylene sulfide).
The heat dissipation portion 64 is a rectangular metal plate, the front and back surfaces of which form part of the outer and inner surfaces of the lid portion 60 .
With this configuration as well, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described embodiment.
In this example, the heat dissipation section 64 is integrated into the lid section 60 by insert molding. Alternatively, an opening may be provided in a pre-molded lid section 60, and the heat dissipation section 64 may be fixed to the opening by adhesive or other methods.

1…電動機
2…ステータ
3a,3b…ロータ
4…出力軸
5…回路基板
6a…蓋部(放熱部)
10…ケース本体
53…ヒューズ
63…絶縁性熱伝導部
64…放熱部
C…ハウジング
M…モータ本体
REFERENCE SIGNS LIST 1...motor 2...stator 3a, 3b...rotor 4...output shaft 5...circuit board 6a...lid (heat dissipation section)
10: Case body 53: Fuse 63: Insulating heat conductive part 64: Heat dissipation part C: Housing M: Motor body

Claims (4)

ステータとロータとを有するモータ本体と、
少なくとも一部に金属製の放熱部を有し、前記モータ本体を収容するケーシングと、
前記ケーシングに収容され、過電流が流れたときに溶断して前記モータ本体を前記過電流から保護するヒューズを搭載した回路基板と、
前記ヒューズと前記放熱部との間に配置された絶縁性熱伝導部と
を備えた電動機。
a motor body having a stator and a rotor;
a casing that has at least a metal heat dissipation portion in at least a portion thereof and that houses the motor body;
a circuit board that is housed in the casing and has a fuse mounted thereon that melts when an overcurrent flows to protect the motor body from the overcurrent;
an insulating heat conductive portion disposed between the fuse and the heat dissipation portion.
請求項1に記載の電動機であって、
前記ケーシングは、
前記モータ本体と前記回路基板を収容するケース本体と、
前記放熱部を有し、前記ケース本体に取り付けられ、前記回路基板に対向する蓋部と、
を有する
電動機。
2. The electric motor according to claim 1,
The casing comprises:
a case body that houses the motor body and the circuit board;
a cover portion having the heat dissipation portion, attached to the case body, and facing the circuit board;
An electric motor having
請求項1又は2に記載の電動機であって、
前記絶縁性熱伝導部は、弾性変形可能な絶縁性熱伝導樹脂である
電動機。
3. The electric motor according to claim 1 or 2,
The electric motor, wherein the insulating and heat-conducting portion is made of an elastically deformable insulating and heat-conducting resin.
請求項に記載の電動機であって、
前記絶縁性熱伝導樹脂は、シリコーン樹脂である
電動機。
4. The electric motor according to claim 3 ,
The electric motor, wherein the insulating thermally conductive resin is a silicone resin.
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