JPWO2019097710A1 - モータ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発熱に対する対策として、例えば、金属などの熱伝導性が良い材料で作られた熱伝導材をステータとモータハウジングとの隙間に充填し、該熱伝導材を介してモータ本体の発熱を外部に放散させる冷却方法が考えられる。しかし、この方法では、モータの振動が該熱伝導材を介してモータハウジングの外側に伝わり、騒音が低減されないという問題がある。
そこで、振動抑制対策として、ステータとモータハウジングとの隙間に柔軟性材料を介在させると、騒音問題は解決できるが、今度はモータの冷却効果が低下するという問題がある。
しかし、熱伝導性樹脂はステータ及びハウジングセクション間で大きな摩擦が発生するため、ステータを容易にハウジングセクションの内側に挿入させることができない。また、熱伝導性樹脂では放熱効果がそれほど高くないという問題がある。
モータハウジングと、
該モータハウジングの内部に設けられると共に、前記モータハウジングによって支持されるステータと、
前記モータハウジングと前記ステータとの間の径方向または軸方向の隙間を埋めるように設けられた熱伝導性シートと、
を備える。
前記熱伝導性シートはグラファイトシートで構成される。
上記(2)の構成によれば、グラファイトシートは熱伝導性が良くかつ引張弾性率が高く弾力性があるため、モータの発熱放散による冷却効果及び振動抑制効果を共に向上できる。
前記熱伝導性シートは互いに滑り可能に複数積層されて、積層体を形成している。
上記(3)の構成によれば、該熱伝導性シートを複数の熱伝導性シートからなる積層体としたとき、シート間に空気などを含んで弾力性を有するようになるため、ステータの振動がモータハウジングに伝わるのを抑制できる。
また、積層体を構成するシートの形状、大きさ及び枚数を調節することで、積層体の形状、大きさ及び厚さの調整は容易であり、モータハウジングとステータとの径方向又は軸方向の隙間の形状、大きさに合わせて容易に径方向又は軸方向の隙間に充填できる。
また、モータハウジングとステータ間に積層体を介在させてモータハウジング内にステータを挿入する組立てを行う場合に、熱伝導性シート間のすべりを利用することで、モータハウジング内へステータを容易に挿入でき、組立てが容易になる。
前記熱伝導性シートの径方向または軸方向の外側の前記モータハウジングに冷却媒体が供給される通路が形成される。
上記(4)の構成によれば、熱伝導性シート又はその積層体を介してモータハウジングに伝わったモータ本体の発熱が上記通路に供給される冷却媒体で冷却されるため、モータ本体からモータハウジングへの熱放散を促進でき、モータの冷却効果を向上できる。
前記熱伝導性シートは、前記ステータの軸方向端面又は外周面の一部に離散的に設けられ、
前記熱伝導性シートの各々の径方向または軸方向の外側の前記モータハウジングに前記冷却媒体が供給される通路が形成される。
熱伝導性シートは複数積層することで、形状、大きさ及び厚さを任意に調整できるので、上記(5)の構成のように、分散配置する場合でも、所望の位置に容易に配置できる。これによって、熱伝導性シートを冷却が必要な場所に重点的に配置でき、冷却効果を向上できると共に、低コスト化できる。
前記ステータの外周面または軸方向端面に円弧状又は環状の凹部が形成され、
前記熱伝導性シートは前記凹部に配置される。
上記(6)の構成によれば、熱伝導性シートを上記凹部に配置することで、モータハウジングとステータとの組立て時に、熱伝導性シートをステータの外周面の所望の位置にずれることなく固定できる。
前記熱伝導性シートの熱伝導率が0.5W/(m・K)以上である。
上記(7)の構成によれば、熱伝導性シートの熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であることで、モータ本体の発熱をモータハウジングに伝える放散効果を向上できる。
前記熱伝導性シートの引張弾性率が1000MPa以上である。
上記(8)の構成によれば、熱伝導性シートの引張弾性率が1000MPa以上であることで、ステータ本体の振動がモータハウジング外に伝わるのを抑制でき、モータの振動を低減できる。
モータハウジングとステータとの間の径方向または軸方向の隙間が熱伝導性シートによって埋められるように、前記モータハウジングに前記ステータを組み付ける組付けステップを備える。
上記(9)の方法によって製造されたモータは、モータハウジングとステータとの間の隙間を埋めるように熱伝導性シートが充填されるので、モータ本体の発熱をモータハウジング外へ放熱してモータの冷却効果を高めることができると共に、ステータの振動がモータハウジングに伝わるのを抑制できる。
前記熱伝導性シートを複数積層して積層体を形成し、径方向外側に向かうほど、前記複数の熱伝導性シートの軸方向端部が前記ステータの一方の軸方向端面側に位置するように、前記複数の熱伝導性シートを軸方向に互いにずらして配置する第1配置ステップと、
前記組付けステップでは、前記モータハウジングを構成するハウジングセクションを、前記ステータの前記一方の軸方向端面側から前記ステータに対して相対的に軸方向に動かし、前記複数の熱伝導性シートのうち最外周側の前記熱伝導性シートを前記ハウジングセクションの内周面に摺接させながら前記ステータを前記ハウジングセクションの内部に挿入する挿入ステップと、
を備える。
また、積層体は形状、大きさ及び厚さの調整は容易であり、モータハウジングとステータとの径方向隙間の形状、大きさに合わせて容易に該隙間に配置できる。
また、モータハウジングとステータ間に積層体を介在させてモータハウジング内にステータを挿入させる組立てを行う場合に、熱伝導性シート間の滑りを利用することで、モータハウジング内へステータを容易に挿入できる。
前記組付けステップにおいて、
前記ハウジングセクションに前記ステータの軸方向と直交する方向に形成された当て面に前記複数の熱伝導性シートの前記軸方向端部を当て、前記熱伝導性シートの各々の前記軸方向端部を前記ステータの軸方向で揃える。
上記(11)の方法によれば、組付けステップにおいて、上記当て面に熱伝導性シートの軸方向端部を当てることで、熱伝導性シートの軸方向端部を径方向に確実に揃えることができる。
前記モータハウジング又は前記ステータのうち一方の周面上に前記熱伝導性シートを配置する第2配置ステップと、
前記組付けステップでは、前記第2配置ステップの後、前記モータハウジング又は前記ステータの前記一方に対して前記モータハウジング又は前記ステータの他方を嵌め合いにより組み付ける。
上記(12)の方法によれば、モータハウジングとステータとを焼き嵌め又は冷し嵌め等の嵌め合い方法により組み立てることで、モータハウジング又はステータのうち一方の周面上に熱伝導性シートを配置する場合でも、モータハウジングを二分割して製造する必要がなくなり、モータを容易に組み立てることができる。
前記組付けステップにおいて、
前記熱伝導性シートを前記ステータの外周面に形成された円弧状又は環状の凹部に配置する。
上記(13)の方法によれば、熱伝導性シートを上記凹部に配置することで、モータの製造時に熱伝導性シートをステータの外周面の所望の位置にずれることなく固定できる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1〜図4において、モータ10は、モータハウジング12の内部にステータ14が設けられ、ステータ14はモータハウジング12によって支持される。モータハウジング12の中心には回転軸16が設けられ、回転軸16の外周面にステータ14と対面する軸方向位置にロータ18が固定されている。ステータコイル(不図示)に流れる電流によって発生する磁力によって回転軸16が回転する。モータハウジング12とステータ14との間の径方向又は軸方向の隙間cに熱伝導性シート20aが設けられる。熱伝導性シート20aはモータハウジング12の内周面とステータ14の外周面、あるいはモータハウジング12の内側側面とステータ14の側面とに接し、径方向又は軸方向の隙間cを埋めるように配置される。
これによって、複数のシートが積層された積層体20はシート間に存在する空気などによって弾力性をもつため、ステータ14の振動がモータハウジング12に伝わるのを抑制できる。
また、積層体20を構成するシートの形状、大きさ及び枚数を調節することで、積層体20の形状、大きさ及び厚さの調整は容易であり、モータハウジング12とステータ14間の径方向又は軸方向の隙間cの形状、大きさに合わせて容易に隙間に充填できる。
また、径方向又は軸方向の隙間cが熱伝導性シート20aの積層体20で埋められていても、各熱伝導性シート間の滑りを利用することで、モータハウジング12内へステータ14を容易に挿入でき、モータ10の組立てが容易になる。
これによって、積層体20を通る伝熱量を増加でき、モータ10の冷却効果を高めることができる。
この実施形態によれば、積層体20を介してモータハウジング12に伝わったモータ本体の発熱が冷却通路22で冷却されるため、モータ本体の発熱をモータハウジング外に放散する放散量を増加でき、モータ10の冷却効果を向上できる。
積層体20は形状や大きさを任意に調整できるので、所望の複数位置に分散して容易に配置できる。これによって、積層体20を冷却が必要な場所に重点的に配置でき、冷却効果を向上できると共に、低コスト化できる。また、積層体20を任意の場所に自在に配置できるので、モータハウジング12の設計の自由度を広げることができる。
これに対して、上記実施形態では、所望の形状、大きさ及び厚さを有する積層体20をモータハウジング外で用意できるので、複数の積層体20の位置決めが容易である。
この実施形態によれば、積層体20を凹部14aに配置することで、モータハウジング12とステータ14との組立て時に、熱伝導性シート20a又は積層体20をステータ14の外周面の所望位置にずれることなく固定できる。
上記方法によって製造されたモータは、モータハウジング12とステータ14との間の径方向又は軸方向の隙間cを埋めるように熱伝導性シート20aが充填されるので、モータ本体の発熱をモータハウジング外へ放熱してモータの冷却効果を高めることができると共に、ステータ14の振動がモータハウジング12に伝わるのを抑制できる。
次に、組付けステップS10では、モータハウジング12を構成するハウジングセクション12(12a)を、ステータ14の一方の軸方向端面側からステータ14に対して相対的に軸方向に動かし、複数の熱伝導性シート20aのうち最外周側の熱伝導性シート20aをハウジングセクション12(12a)の内周面に摺接させながら、ステータ14をハウジングセクション12(12a)の内部に挿入する(挿入ステップS14)。
また、モータハウジング12とステータ14間に積層体20を介在させてモータハウジング内にステータを挿入させる組立てを行う場合に、熱伝導性シート20a間の滑りを利用することで、モータハウジング内へステータを容易に挿入できるため、モータ10の組立てが容易になる。
この実施形態によれば、当て面24aに熱伝導性シート20aの軸方向端部を当てることで、熱伝導性シートの軸方向端部を径方向に確実に揃えることができる。
この実施形態によれば、当て板24は複数の熱伝導性シート20aの軸方向端部を揃える機能と、ステータ14を支持固定する機能とを有する。
この方法によれば、モータハウジング12とステータ14とを焼き嵌め又は冷し嵌め等の嵌め合い方法により組み立てることで、モータハウジング12又はステータ14のうち一方の周面上に積層体20を配置する場合でも、モータハウジング12を二分割して製造する必要がなくなり、モータを容易に組み立てることができる。
この実施形態によれば、熱伝導性シート20a又は積層体20を凹部14aに配置することで、モータの製造時に熱伝導性シート20a又は積層体20をステータ14の外周面の所望の位置にずれることなく固定できる。
この実施形態によれば、図1に示すハウジングセクション12(12a、12b)を製造することなく、モータ10(10C)の組立てが可能になる。
この実施形態によれば、熱伝導性シート20a又は積層体20を凹部14aに配置することで、モータ10(10C)の製造時に、熱伝導性シート20a又は積層体20をステータ14の外周面の所望の位置にずれることなく固定できる。
一実施形態では、熱伝導性シート20aを少し厚めに重ねて厚めの積層体20を形成して凹部14aに入れる。これによって、積層体20の上面をモータハウジング12の内周面に密着でき、積層体20の下面をステータ14の上面に密着できる。
この実施形態によっても、図1に示すハウジングセクション12(12a、12b)を製造することなく、モータ10(10C)の組立てが可能になる。
12 モータハウジング
12(12a、12b) ハウジングセクション
14 ステータ
14a 凹部
16 回転軸
18 ロータ
20 積層体
20a 熱伝導性シート
22 冷却通路
24 当て板
24a 当て面
26a、26b 脚部位
w 冷却媒体
Claims (13)
- モータハウジングと、
該モータハウジングの内部に設けられると共に、前記モータハウジングによって支持されるステータと、
前記モータハウジングと前記ステータとの間の径方向または軸方向の隙間を埋めるように設けられた熱伝導性シートと、
を備えることを特徴とするモータ。 - 前記熱伝導性シートはグラファイトシートで構成されることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 前記熱伝導性シートは互いに滑り可能に複数積層されて、積層体を形成していることを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ。
- 前記熱伝導性シートの径方向または軸方向の外側の前記モータハウジングに冷却媒体が供給される通路が形成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のモータ。
- 前記熱伝導性シートは、前記ステータの軸方向端面又は外周面の一部に離散的に設けられ、
前記熱伝導性シートの各々の径方向または軸方向の外側の前記モータハウジングに前記冷却媒体が供給される通路が形成されることを特徴とする請求項4に記載のモータ。 - 前記ステータの外周面または軸方向端面に円弧状又は環状の凹部が形成され、
前記熱伝導性シートは前記凹部に配置されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のモータ。 - 前記熱伝導性シートの熱伝導率が0.5W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のモータ。
- 前記熱伝導性シートの引張弾性率が1000MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のモータ。
- モータハウジングとステータとの間の径方向または軸方向の隙間が熱伝導性シートによって埋められるように、前記モータハウジングに前記ステータを組み付ける組付けステップを備えることを特徴とするモータの製造方法。
- 前記熱伝導性シートを複数積層して、積層体を形成し、径方向外側に向かうほど、前記複数の熱伝導性シートの軸方向端部が前記ステータの一方の軸方向端面側に位置するように、前記複数の熱伝導性シートを軸方向に互いにずらして配置する第1配置ステップと、
前記組付けステップでは、前記モータハウジングを構成するハウジングセクションを、前記ステータの前記一方の軸方向端面側から前記ステータに対して相対的に軸方向に動かし、前記複数の熱伝導性シートのうち最外周側の前記熱伝導性シートを前記ハウジングセクションの内周面に摺接させながら前記ステータを前記ハウジングセクションの内部に挿入する挿入ステップと、
を備えることを特徴とする請求項9に記載のモータの製造方法。 - 前記組付けステップにおいて、
前記ハウジングセクションに前記ステータの軸方向と直交する方向に形成された当て面に前記複数の熱伝導性シートの前記軸方向端部を当て、前記熱伝導性シートの各々の前記軸方向端部を前記ステータの軸方向で揃えることを特徴とする請求項10に記載のモータの製造方法。 - 前記モータハウジング又は前記ステータのうち一方の周面上に前記熱伝導性シートを配置する第2配置ステップと、
前記組付けステップでは、前記第2配置ステップの後、前記モータハウジング又は前記ステータの前記一方に対して前記モータハウジング又は前記ステータの他方を嵌め合いにより組み付けることを特徴とする請求項9に記載のモータの製造方法。 - 前記組付けステップにおいて、
前記熱伝導性シートを前記ステータの外周面に形成された円弧状又は環状の凹部に配置することを特徴とする請求項12に記載のモータの製造方法。
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