JP6119086B2

JP6119086B2 - ブラシレスモータの冷却構造

Info

Publication number: JP6119086B2
Application number: JP2015162100A
Authority: JP
Inventors: 宏司松本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: JP2015208228A

Description

本発明は、ブラシレスモータを放熱するための冷却構造に関するものである。

従来から、特許文献１等によって、ブラシレスモータを放熱するための冷却構造が提案されている。

特許文献１のブラシレスモータでは、ステータ内で回転するロータにモータ軸が一体に設けられており、このモータ軸に取り付けた冷却用ファンによりステータ内に外気を導入することによって、ブラシレスモータの放熱を行う。

ステータは、円筒状の円筒部と円筒部の内周面から突出する複数の歯部とからなるステータ鉄心と、円筒部の内周面と軸方向端面と歯部とを被覆する絶縁性部材と、この絶縁性部材で被覆された各歯部に巻きつけたコイルとで構成されている。

このブラシレスモータでは、円筒部の内周面のうち、周方向に隣り合う各歯部間の部分に絶縁性部材で被覆しない露出部を設けることによって、冷却用ファンによる放熱の効率化を図っている。

特開２００８−５４３９１号公報

しかし、上述のようにステータ鉄心の円筒部の内周面に絶縁性部材で被覆されていない露出部を設けると、絶縁性能が低下してしまうおそれがある。

そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、簡単な構造で外気の導入をしやすくし、これによりブラシレスモータの放熱の促進を図ることができるブラシレスモータの冷却構造を提案することを課題とする。

上記課題を達成する本発明は、ステータ内で回転するロータにモータ軸を一体に設け、前記モータ軸の一端側に冷却用ファンを取り付けたブラシレスモータの冷却構造であって、前記ステータは、略円筒状の円筒部とこの円筒部の内周面から突出した複数の歯部とからなるステータ鉄心と、前記円筒部の前記内周面と軸方向端面と前記歯部とを被覆する絶縁性部材と、前記絶縁性部材で被覆した前記各歯部に巻き付けたコイルとを備えてなり、前記絶縁性部材は、前記円筒部のうち前記冷却用ファンの回転に伴う風上側の前記軸方向端面を被覆し、前記絶縁性部材の前記風上側の前記軸方向端面を被覆する部分のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の箇所の厚みを小さくして、前記各歯部間に形成される空気流路に連続する通風用凹部を設けたことを特徴とする。

また、前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記内周面を被覆する箇所に、前記円筒部の軸方向に沿って通風用溝部を設けることが好ましい。

また、前記通風用凹部と前記通風用溝部を連続して設けることが好ましい。

また、前記通風用溝部を複数設けることが好ましい。

本発明のブラシレスモータの冷却構造は、簡単な構造で外気の導入をしやすくし、これによりブラシレスモータの放熱の促進を図ることができる。

本発明の実施形態のブラシレスモータを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は回路基板と放熱部材と軸受とを省略した斜視図である。同上のブラシレスモータを示す正面断面図である。同上のブラシレスモータを示す平面断面図である。

本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

本実施形態のブラシレスモータは、例えばインパクトドライバ等の電動工具の駆動源として好適に用いられる。

ブラシレスモータ１は、図１（ｂ）及び図２に示すように、ステータ３の内側にロータ２が配置されている。ロータ２は、略円柱状のロータ鉄心２０と、ロータ鉄心２０の径方向の中央部に挿通されて一体化されたモータ軸１０と、ロータ鉄心２０の内部に固定された４つのマグネット２１とから構成される。ロータ鉄心２０は、円形の薄鋼板を多数枚積層して形成される。４つのマグネット２１は、図３に示すように、それぞれ互いに所定の間隔をあけて配置されている。モータ軸１０はその両端部が軸受１１によって回転自在に支持される。また、モータ軸１０の一端側（図１（ａ）における左端側）には、モータ軸１０の軸方向に沿った流れを発生させる冷却用ファン７がモータ軸１０と一体となるように取り付けられている。本実施形態では、冷却用ファン７は、モータ軸１０の他端側から一端側へと流れを発生させるが、その逆の流れを発生させてもかまわない。

また、ステータ３の他端側（図１（ａ）における右側）には、回路基板８と放熱部材９が配置されている。放熱部材９は、ねじ等の固定具１２によってステータ３に固定され、回路基板８は放熱部材９にねじ等によって固定されている。回路基板８は、図１（ａ）に示すように、ステータ３から軸方向に所定の隙間をおいた位置に配置されている。なお、放熱部材９は、ステータ３側に突出する脚部９０と、ステータ３側とは反対側に突出する多数の放熱フィン９１とを備える。この脚部９０に固定具１２が固定される。

ステータ３は、図３に示すように、ステータ鉄心４と絶縁性部材５とコイル６とから構成される。ステータ鉄心４は、略円筒状の円筒部４０と円筒部４０の内周面４１から径方向内側に向けて突出した複数（図では６つ）の歯部４２からなる。６つの歯部４２は、内周面４１を周方向に６等分した位置に、それぞれ互いに所定の間隔をあけて配置される。そして、絶縁性部材５は、図１（ｂ）及び図３に示すように、円筒部４０の軸方向端面４３，４４と円筒部４０の内周面４１と複数の歯部４２の先端面４５を除いた部分を被覆している。絶縁性部材５で被覆された複数の歯部４２には、それぞれコイル６が巻き付けられている。コイル６は、回路基板８によって通電が制御される。回路基板８には、ロータ２の磁極の位置を検出するための磁気センサ（図示せず）を備えており、この磁気センサの検出結果を元に、コイル６への通電制御を行い、ロータ２（モータ軸１０）を回転させる。

ステータ鉄心４は、薄鋼板が多数積層されて形成されている。ステータ鉄心４を構成する多数の薄鋼板はそれぞれ、四隅に位置合わせ用孔４６を備えており、ここに固定具１２を挿入することで一体化される。

ステータ鉄心４を被覆する絶縁性部材５についてさらに詳しく説明する。

絶縁性部材５は、ステータ鉄心４を電気的に絶縁するいわゆるインシュレータと呼ばれる合成樹脂製のものである。図１（ｂ）に示すように、絶縁性部材５のうち円筒部４０の他端側（回路基板８側）の軸方向端面４３を被覆する箇所には、一端側（冷却用ファン７側）に凹んだ通風用凹部５０が複数（本実施形態では６つ）形成されている。本実施形態では、この軸方向端面４３を被覆する絶縁性部材５は、円環状をなしている。通風用凹部５０は、この円環状の絶縁性部材５のうち、ステータ鉄心４の円筒部４０の周方向に隣り合う各歯部４２間の中央となる部分に配置されている。

さらに、本実施形態では、図１（ｂ）及び図３に示すように、絶縁性部材５のうち円筒部４０の内周面４１には、周方向に隣り合う各歯部４２間の中央となる箇所に、円筒部４０の径方向外側に凹んだ通風用溝部５１が形成されている。通風用溝部５１は、円筒部４０の軸方向に沿って、円筒部４０の全長に亘るように形成されている。本実施形態では、この通風用溝部５１は６つ形成されており、それぞれ通風用凹部５０に連続している。

上述した本実施形態のブラシレスモータ１では、以下のようにして放熱が行われる。

すなわち、回路基板８によって通電制御を行うことによって、ロータ２が回転する。このとき、ロータ２と共にモータ軸１０が回転し、モータ軸１０に一体に取り付けられた冷却用ファン７が回転して、モータ軸１０に沿って回路基板８側から冷却用ファン７側へと流れる風が発生する。

ここで、本実施形態では、ステータ鉄心４の軸方向端面４３を覆う絶縁性部材５に、冷却用ファン７側に凹んだ通風用凹部５０を形成しているため、この部分で、回路基板８とステータ３との間の外気が通過するための隙間が広くなる。そのため、この隙間からステータ３内に導入する外気の量を増大させることができる。そして、本実施形態では、この通風用凹部５０を、周方向に隣り合う各歯部４２間に位置させたことで、この周方向に隣り合う各歯部４２間に形成される空気通路と通風用凹部５０とが連続することとなり、スムーズに外気をこの空気通路へと導入することができる。このようにステータ３内に導入する外気の量を増大させるとともにスムーズに導入可能としたことで、ブラシレスモータ１の特に回路基板８の放熱を効率良く行うことができる。

さらに本実施形態では、ステータ鉄心４の内周面４１を覆う絶縁性部材５に、径方向外側に凹んだ通風用溝部５１を、軸方向に沿って円筒部４０の全長に亘るように設けているため、周方向に隣り合う各歯部４２間の空気通路の流路面積を増大させることができる。これによりステータ３内に導入する外気量を増やすことができ、ブラシレスモータ１の特にコイル６の放熱を効率良く行うことができる。

また、本実施形態では、この通風用凹部５０と通風用溝部５１とを連続して設けたことで、通風用凹部５０から通風用溝部５１へと外気をスムーズに導入できる。これによっても、ブラシレスモータ１の放熱の効率化を図ることができる。

以上まとめると、本実施形態のブラシレスモータ１の冷却構造は、ステータ３内で回転するロータ２にモータ軸１０が一体に設けられ、モータ軸１０の一端側に冷却用ファン７が取り付けられている。ステータ３は、ステータ鉄心４と絶縁性部材５とコイル６とを備えてなる。ステータ鉄心４は、略円筒状の円筒部４０と円筒部４０の内周面４１から突出した複数の歯部４２とからなる。絶縁性部材５は、円筒部４０の内周面４１と軸方向端面４３，４４と歯部４２とを被覆している。コイル６は、絶縁性部材５で被覆した各歯部４２に巻き付けられている。この絶縁性部材５のうち、周方向に隣り合う各歯部４２間の冷却用ファン７側とは反対側の軸方向端面４３を被覆する箇所に、通風用凹部５０を設けている。

このように本実施形態では、絶縁性部材５のうち、冷却用ファン７側とは反対側の軸方向端面４３を被覆する箇所に、通風用凹部５０を設けることによって、この箇所における通過可能な空気量を増大させることができる。そして、この通風用凹部５０を周方向に隣り合う各歯部４２間に位置させることで、この各歯部４２間に形成される空気通路とこの空気通路に連続する通風用凹部５０とに、スムーズな流れで空気を通過させることができる。これにより、本願発明では、簡単な構造で外気の導入をしやすくして、これによりブラシレスモータ１の放熱を促進することができる。

また、本実施形態のブラシレスモータ１の冷却構造は、絶縁性部材５のうち、周方向に隣り合う各歯部４２間の内周面４１を被覆する箇所に、円筒部４０の軸方向に沿った通風用溝部５１を設けている。

このような構成とすることで、本実施形態では、周方向に隣り合う各歯部４２間に形成される空気通路の流路面積を、通風用溝部５１によって増大させることができる。そのため、円筒部４０内側に導入可能な空気量を増大させて、ブラシレスモータ１の放熱を促進することができる。

なお、他の実施形態として、ブラシレスモータ１は、通風用凹部５０のみを備え、通風用溝部５１を備えていないものであってもかまわない。また、ブラシレスモータ１は、通風用凹部５０及び通風用溝部５１を１〜５箇所設けたものであってもよい。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。

１ブラシレスモータ
２ロータ
３ステータ
４ステータ鉄心
５絶縁性部材
６コイル
７冷却用ファン
１０モータ軸
４０円筒部
４１内周面
４２歯部
４３軸方向端面
４４軸方向端面
５０通風用凹部
５１通風用溝部

Claims

ステータ内で回転するロータにモータ軸を一体に設け、前記モータ軸の一端側に冷却用ファンを取り付けたブラシレスモータの冷却構造であって、
前記ステータは、略円筒状の円筒部とこの円筒部の内周面から突出した複数の歯部とからなるステータ鉄心と、前記円筒部の前記内周面と軸方向端面と前記歯部とを被覆する絶縁性部材と、前記絶縁性部材で被覆した前記各歯部に巻き付けたコイルとを備えてなり、
前記絶縁性部材は、前記円筒部のうち前記冷却用ファンの回転に伴う風上側の前記軸方向端面を被覆し、
前記絶縁性部材の前記風上側の前記軸方向端面を被覆する部分のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の箇所の厚みを小さくして、前記各歯部間に形成される空気流路に連続する通風用凹部を設けたことを特徴とするブラシレスモータの冷却構造。
前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記内周面を被覆する箇所に、前記円筒部の軸方向に沿って通風用溝部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータの冷却構造。
前記通風用凹部と前記通風用溝部を連続して設けたことを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの冷却構造。
前記通風用溝部を複数設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のブラシレスモータの冷却構造。