JP2012257350A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ内の空気を効率良く外部に排出させることができ、冷却性能を良好とすることができるモータを提供すること。
【解決手段】モータは、ケース２と、ケース２内に収容されたロータと、ケース２内に収容されロータと一体回転するフィンとを備える。ケース２の軸方向端部の内面には、周方向に沿って徐々に軸方向に深くなるように傾斜した傾斜面２１と、該傾斜面２１の最深部における該傾斜面２１の径方向内側から該傾斜面２１の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面２２とが形成される。又、ケース２の軸直交方向側面における傾斜面２１の最深部及び段差面２２と対応した位置には、内外に連通する通風孔２３が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却機能を備えたモータに関するものである。

従来、モータとしては、ケース内でロータと一体回転する（回転に伴って送風動作を行う）フィンを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなモータでは、ロータが回転駆動されると、それに伴ってフィンにて送風動作が行われ、モータ（ブラシや巻線）を冷却することができる。

特開２００６−３３３６３９号公報

ところで、モータ内だけで空気を循環させても冷却性能が小さいことから、ケースに通風孔を形成し、ケース内外で空気を循環可能としたものもある。しかしながら、単にケースに通風孔を形成しただけでは、冷却性能が不十分であり、更なる冷却性能の向上が望まれている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ内の空気を効率良く外部に排出させることができ、冷却性能を良好とすることができるモータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、ケースと、前記ケース内に収容されたロータと、前記ケース内に収容され、前記ロータと一体回転するフィンとを備えたモータであって、前記ケースの軸方向端部の内面には、周方向に沿って徐々に軸方向に深くなるように傾斜した傾斜面と、該傾斜面の最深部における該傾斜面の径方向内側から該傾斜面の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面とが形成され、前記ケースの軸直交方向側面における前記傾斜面の最深部及び前記段差面と対応した位置には、内外に連通する通風孔が形成されたことを要旨とする。

同構成によれば、ケースの軸方向端部の内面には、周方向に沿って徐々に軸方向に深くなるように傾斜した傾斜面と、該傾斜面の最深部における該傾斜面の径方向内側から該傾斜面の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面とが形成されるため、フィンの回転に伴う風が傾斜面に沿って流れ最深部の段差面に当たることになる。そして、ケースの軸直交方向側面における傾斜面の最深部及び段差面と対応した位置には、内外に連通する通風孔が形成されるため、前記段差面に当たった風は主に通風孔から外部に排出されることになる。このように、単にどこかに通風孔を形成したものに比べて、ケース内の空気を効率良く外部に排出させることができるので、冷却性能を良好とすることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記段差面は、前記傾斜面に沿って流れる風を径方向外側に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されたことを要旨とする。

同構成によれば、段差面は、傾斜面に沿って流れる風を径方向外側（通風孔側）に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されるため、段差面に当たった風をスムーズに効率良く通風孔から外部に排出させることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のモータにおいて、前記傾斜面と前記段差面と前記通風孔の組が、周方向に複数組形成されたことを要旨とする。
同構成によれば、前記傾斜面と前記段差面と前記通風孔の組が、周方向に複数組形成されるため、周方向に複数箇所から空気がケースの外部に排出され、冷却性能を良好とすることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のモータにおいて、前記傾斜面の最深部を構成する壁と、前記段差面を構成する壁と、前記傾斜面の最浅部を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成されたことを要旨とする。

同構成によれば、傾斜面の最深部を構成する壁と、段差面を構成する壁と、傾斜面の最浅部を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成されるため、材料費の増大を抑制することができる。即ち、ケースの軸方向端部の外面を平坦面として段差面や傾斜面の最浅部を、ケースの軸方向端部の板厚を厚くしながら成形すると、その分だけ材料費が増大してしまうが、これを回避して材料費の増大を抑制することができる。

本発明によれば、モータ内の空気を効率良く外部に排出させることができ、冷却性能を良好とすることができるモータを提供することができる。

本実施の形態におけるモータの斜視図。 本実施の形態におけるモータの平面図。 本実施の形態におけるモータの側面図。 本実施の形態におけるロータと段差面の模式図。 （ａ）（ｂ）本実施の形態におけるコアシートの平面図。 本実施の形態におけるインシュレータの斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
図１〜図３に示すように、モータ１のケース２は、筒状に形成された筒状ハウジング３と、該筒状ハウジング３の一方（図１及び図３中、上方）の開口部を略閉塞する上側カバー４と、筒状ハウジング３の他方（図１及び図３中、下方）の開口部を略閉塞する下側カバー５とを有している。

筒状ハウジング３の内周面には図示しないステータマグネットが周方向に複数固定されている。又、上側カバー４と下側カバー５の軸中心には、図示しない軸受を介してロータ６（図４参照）の回転軸７が回転可能に支持されている。ロータ６は、回転軸７の上端のみケース２から外部に突出するようにしてケース２内（ステータマグネットの内側）に収容される。尚、本実施の形態のモータ１は、ラジエータ冷却用のファンモータであって、回転軸７の上端には、図示しない冷却ファンが固定されることになる。

ロータ６は、図４に示すように、回転軸７、回転軸７に固定され巻線８が巻回されるコア９、及び回転軸７に固定され巻線８の巻端が接続される整流子１０を有している。この整流子１０には、下側カバー５に対して保持された図示しないブラシが接触（摺接）され、該整流子１０は、そのブラシを介して外部から供給される駆動電流を巻線８に供給する。

コア９は、複数枚のコアシート１１，１２を積層させて形成される積層型のコアよりなる。このコア９には、巻線８との絶縁を図るための絶縁部材としての２つのインシュレータ１３が軸方向両方から装着され、該インシュレータ１３の上から巻線８が巻回されることになる。

コア９は、図５（ａ），（ｂ）に示すように２種類の板状のコアシート１１，１２を積層させて形成される。図５（ａ）に示すコアシート１１は、巻線８を巻回させるための１６個のティース部１１ａを備えている。この１６個のティース部１１ａは、周方向に等角度間隔に配設されるとともに、該ティース部１１ａの径方向外側端部には周方向両側に突出する凸部１１ｂを備え、ティース部１１ａの径方向内側端部は円環状をなす連結部１１ｃによって隣接するティース部１１ａ同士が周方向に連結されている。そして、連結部１１ｃの内側からは、３つのステー部１１ｄが周方向に等角度間隔に径方向内側に向かって延設されており、該ステー部１１ｄの径方向内側端部は、前記回転軸７を嵌挿させてコア９を回転軸７に固定するための挿通孔１１ｅを形成する円環状の挿通部１１ｆによって周方向に連結されている。ステー部１１ｄと挿通部１１ｆとは、コア９を回転軸７に固定するための固定部を構成している。また、連結部１１ｃ、３つのステー部１１ｄ、及び挿通部１１ｆによって囲まれる部分に空孔１１ｇが形成されている。

図５（ｂ）に示すコアシート１２は、コアシート１１と同様に、巻線８を巻回させるための１６個のティース部１２ａを備えている。この１６個のティース部１２ａは、周方向に等角度間隔に配設されると共に、該ティース部１２ａの径方向外側端部には周方向両側に突出する凸部１２ｂを備え、ティース部１２ａの径方向内側端部は円環状をなす連結部１２ｃによって隣接するティース部１２ａ同士が周方向に連結されている。そして、連結部１２ｃの内側は、インシュレータ１３が嵌め込まれる挿入孔１２ｄとなっている。尚、挿入孔１２ｄ及び空孔１１ｇは、コア９を軸方向に貫通するコア貫通孔を構成している。

上記のようなコアシート１１，１２は、まず、複数枚のコアシート１１が軸方向に積層される。この時、コアシート１１は、ステー部１１ｄが軸方向に重なるように積層される。次いで、積層後のコアシート１１の両端に、コアシート１２が複数枚積層される。コアシート１２は、積層後のコアシート１１の軸方向長さの半分程度の長さとなる枚数分だけそれぞれ積層後のコアシート１１の両端に積層される。そして、積層されたコアシート１１，１２が軸方向にかしめられる、若しくは溶接により固定されることによってコア９が一体的に構成される。尚、コアシート１１，１２のティース部１１ａ，１２ａは、コア９が形成された際に、図１に示すティース１４を構成する。

図６に示すように、インシュレータ１３は絶縁性の合成樹脂よりなる。インシュレータ１３は、前記ティース１４の軸方向片側端部と、軸方向に沿った両側面とをコア９の軸方向中間部まで覆うコの字状の１６個のティースカバー部１３ａを備えている。ティースカバー部１３ａの径方向内側端部には、隣接するティースカバー部１３ａの対面する側壁同士を連結するとともに前記ティース部１１ａ，１２ａ間における前記連結部１１ｃ，１２ｃの外周面を覆う連結壁１３ｂが形成されている。ティースカバー部１３ａの径方向内側端部には、連結部１２ｃの軸方向片側端面を覆う円環状の連結カバー部１３ｃが形成されている。連結カバー部１３ｃの径方向内側端部には、コアシート１２の挿入孔１２ｄに嵌合すべく軸方向に延びる筒状の挿入壁１３ｄが形成されている。挿入壁１３ｄの軸方向の長さは、コア９において、コア９の片側端部に積層されたコアシート１２の軸方向の長さと等しく形成されている。また、インシュレータ１３の中央部には、回転軸７を嵌挿させて該インシュレータ１３を回転軸７に固定するための筒状の固定筒部１３ｅが形成されている。

固定筒部１３ｅの外周面と挿入壁１３ｄの内周面との間には、６つのフィン１３ｆが周方向に等角度間隔にインシュレータ１３と一体に成形されている。各フィン１３ｆは、インシュレータ１３（回転軸７）の軸方向に対して一方向に傾斜している。又、本実施の形態のフィン１３ｆは、図６に示すように、固定筒部１３ｅ及び挿入壁１３ｄよりも軸方向に突出するように形成されている。そして、インシュレータ１３は、挿入壁１３ｄがコア９の軸方向両方に設けられる挿入孔１２ｄに嵌挿されてコア９に対して軸方向両方から装着されると、ロータ６の回転に伴ってフィン１３ｆにより軸方向一方（図１及び図４中、上方）に沿った空気流（風）が生じるようになっている。

又、前記上側カバー４は、図１及び図２に示すように、筒状ハウジング３の一方（図１中、上方）の開口部に内嵌されるフランジ状部４ａと、そのフランジ状部４ａの内周から軸方向の一方（図１中、上方）に延びる筒部４ｂと、その筒部４ｂの軸方向の一方側（図１中、上方側）を略閉塞する上壁４ｃとを有する。本実施の形態の上側カバー４は合成樹脂よりなる。

そして、ケース２の軸方向端部である上壁４ｃの内面には、周方向（図２中、反時計回り方向）に沿って徐々に軸方向に（内部から見て）深くなるように（内部空間を広げる方向に）傾斜した傾斜面２１が形成されている。又、ケース２の軸方向端部である上壁４ｃの内面には、前記傾斜面２１の最深部（内部から見て最も深くなる部分）における傾斜面２１の径方向内側から傾斜面２１の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面２２が形成されている。

本実施の形態では、傾斜面２１と段差面２２の組は、周方向に３組形成されている。又、本実施の形態では、傾斜面２１の最深部を構成する壁と、段差面２２を構成する壁と、傾斜面２１の最浅部（内部から見て最も浅くなる部分）を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成され、前記上壁４ｃの板厚が略一定とされている。即ち、上壁４ｃの外面は、前記傾斜面２１及び段差面２２と略平行に形成され、図１に示すように、周方向に傾斜と段差を繰り返す面とされている。又、本実施の形態の段差面２２は、前記傾斜面２１（その最深部側）に沿って流れる風を径方向外側に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されている。又、段差面２２は、図４に模式的に示すように、前記フィン１３ｆと軸方向に対向しつつ軸方向に僅かな隙間しか有さないように形成されている。

又、ケース２の軸直交方向側面となる前記筒部４ｂにおける傾斜面２１の最深部及び段差面２２と対応した位置には、内外に連通する排出用の通風孔２３が形成されている。本実施の形態の通風孔２３は、傾斜面２１の最深部を径方向外側に延長した辺と、段差面２２を径方向外側に延長した辺と対応した位置であって、径方向外側から見てそれらの辺を含む略長方形状に形成されている。

又、前記下側カバー５には、図１及び図２に示すように、筒状ハウジング３の他方（図１中、下方）の開口部における周方向の一部を閉塞しないように膨出してケース２内外に連通する吸入用通風孔３１を構成する膨出部５ａが形成されている。

次に、上記のように構成されたモータ１の作用について説明する。
図示しない電源装置からブラシ及び整流子１０を介して巻線８に駆動電流が供給されると、ロータ６と共にフィン１３ｆが回転駆動（一体回転）される。すると、図４に太線矢印で示すように、軸方向一方（図１及び図４中、上方）に沿った空気流（風）が生じる。すると、その風は、傾斜面２１に当たるとともに傾斜面２１（その最深部側）に沿って流れ最深部の段差面２２に当たり、段差面２２に当たった風は主に通風孔２３からケース２の外部に排出される（図２及び図４の破線矢印参照）。又、それと同時に、ケース２の内部には吸入用通風孔３１から空気が吸入される。これにより、ケース２内外で空気が循環されつつモータ１（ブラシや巻線８）が冷却される。

次に、上記実施の形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）ケース２の軸方向端部である上壁４ｃの内面には、周方向に沿って徐々に軸方向に深くなるように傾斜した傾斜面２１と、該傾斜面２１の最深部における該傾斜面２１の径方向内側から該傾斜面２１の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面２２とが形成される。よって、フィン１３ｆの回転に伴う風が傾斜面２１に沿って流れ最深部の段差面２２に当たることになる。そして、ケース２の軸直交方向側面となる筒部４ｂにおける傾斜面２１の最深部及び段差面２２と対応した位置には、内外に連通する通風孔２３が形成されるため、前記段差面２２に当たった風は主に通風孔２３から外部に排出されることになる。このように、単にどこかに通風孔を形成したものに比べて、ケース２内の空気を効率良く外部に排出させることができるので、冷却性能を良好とすることができる。

（２）段差面２２は、傾斜面２１に沿って流れる風を径方向外側（通風孔２３側）に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されるため、段差面２２に当たった風をスムーズに効率良く通風孔２３から外部に排出させることができる。詳しくは、段差面２２が、軸方向から見て径方向に対して傾斜していないと、風が径方向外側（通風孔２３側）に反射される作用が小さくなるが、この作用が大きくなり風をスムーズに効率良く通風孔２３から外部に排出させることができる。

（３）傾斜面２１と段差面２２と通風孔２３の組が、周方向に複数組（本実施の形態では３組）形成されるため、周方向に複数箇所（本実施の形態では３箇所）から空気がケース２の外部に排出され、冷却性能を良好とすることができる。

（４）傾斜面２１の最深部を構成する壁と、段差面２２を構成する壁と、傾斜面２１の最浅部を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成され、上壁４ｃの板厚が略一定とされるため、材料費の増大を抑制することができる。即ち、ケース２の軸方向端部の外面（上壁４ｃの外面）を平坦面として段差面２２や傾斜面の最浅部を、ケース２の軸方向端部の板厚を厚くしながら成形すると、その分だけ材料費が増大してしまうが、これを回避して材料費の増大を抑制することができる。

（５）傾斜面２１と段差面２２と通風孔２３とが形成される上側カバー４は合成樹脂よりなるため、傾斜面２１と段差面２２と通風孔２３とを容易に成形することができる。
（６）フィン１３ｆは、ロータ６のコア９に装着されるインシュレータ１３に一体成形されるため、フィン１３ｆが部品点数や組み付け工数を増大させてしまうことを回避することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、段差面２２は、傾斜面２１に沿って流れる風を径方向外側（通風孔２３側）に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されるとしたが、これに限定されず、軸方向から見て径方向に対して傾斜していない段差面に変更してもよい。

・上記実施の形態では、傾斜面２１と段差面２２と通風孔２３の組が、周方向に３組形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、１組のみとしてもよいし、３組以外の複数組（２組や４組等）に変更してもよい。

・上記実施の形態では、傾斜面２１の最深部を構成する壁と、段差面２２を構成する壁と、傾斜面２１の最浅部を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、ケース２の軸方向端部の外面（上壁４ｃの外面）を平坦面として段差面２２や傾斜面の最浅部を、板厚を厚くすることで成形してもよい。

・上記実施の形態では、傾斜面２１と段差面２２と通風孔２３とが形成される上側カバー４は合成樹脂よりなるとしたが、これに限定されず、上側カバー（ケース２の軸方向端部）は金属材料よりなるものとしてもよい。尚、金属材料よりなるものとしても、例えば、プレス加工にて容易に成形することができる。

・上記実施の形態では、フィン１３ｆは、ロータ６のコア９に装着されるインシュレータ１３に一体成形されるとしたが、これに限定されず、例えば、別体で成形して、回転軸７やコア９等に固定して設けてもよい。

上記実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記フィンは、前記ロータのコアに装着されるインシュレータに一体成形されたことを特徴とするモータ。

同構成によれば、フィンは、ロータのコアに装着されるインシュレータに一体成形されるため、フィンが部品点数や組み付け工数を増大させてしまうことを回避することができる。

２…ケース、６…ロータ、１３ｆ…フィン、２１…傾斜面、２２…段差面、２３…通風孔。

Claims (4)

1. ケースと、
   前記ケース内に収容されたロータと、
   前記ケース内に収容され、前記ロータと一体回転するフィンと
   を備えたモータであって、
   前記ケースの軸方向端部の内面には、周方向に沿って徐々に軸方向に深くなるように傾斜した傾斜面と、該傾斜面の最深部における該傾斜面の径方向内側から該傾斜面の径方向外側までの範囲で軸方向に略沿って延びる段差面とが形成され、
   前記ケースの軸直交方向側面における前記傾斜面の最深部及び前記段差面と対応した位置には、内外に連通する通風孔が形成されたことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記段差面は、前記傾斜面に沿って流れる風を径方向外側に反射すべく軸方向から見て径方向に対して傾斜して形成されたことを特徴とするモータ。
3. 請求項１又は２に記載のモータにおいて、
   前記傾斜面と前記段差面と前記通風孔の組が、周方向に複数組形成されたことを特徴とするモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記傾斜面の最深部を構成する壁と、前記段差面を構成する壁と、前記傾斜面の最浅部を構成する壁とがこの順で略一定の板厚で連続的に形成されたことを特徴とするモータ。

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