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JP2010098816A - ブロアモータ - Google Patents

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Tadashi Yano
忠史 矢野
Akihito Fukuzawa
陽仁 福澤
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Abstract

【課題】基板実装部品全体から発生した発熱を効率よく排熱することが可能なブロワモータを提供する。
【解決手段】モータケース内にロータＲ及びステータＳが収納され、かつモータ駆動回路が形成されたモータ基板９がロータＲ及びステータＳとブラケット２の開口底部２ｂとの間に軸方向に形成された空間部Ｑに配置され、モータ基板９に実装された発熱部品１６がブラケット２の開口底部２ｂと放熱部材１７を介して当接している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、車載用空調機器、バッテリー冷却装置などに用いられるブロアモータに関する。
例えば、車載用空調装置の駆動装置として用いられるアウターロータ型のブロアモータ（ＤＣブラシレスモータ）の構造について、図６を参照して説明する。
モータホルダ５１にステータが固定され、軸受部には出力軸５２が回転可能に支持されている。図示しないが、出力軸５２にはカップ状のロータヨークの内周面にマグネットが固着されたロータがステータを囲むように組み付けられている。
また、出力軸５２の一端部にはファン（インペラ）５３が組み付けられている。また、出力軸５２の他端側はモータホルダ５１を覆う下部ケース５４側まで延設されている。モータホルダ５１と下部ケース５２との間にはモータ基板５５が収容されている。このモータ基板５５には、ＤＣブラシレスモータの駆動回路（励磁回路）が設けられている。
モータ基板５５には励磁電流を切り換えるＦＥＴ等の出力トランジスタ（スイッチング素子）５６が設けられ、該出力トランジスタ５６等の発熱部品はモータホルダ５１より外部に露出するヒートシンク（ラジエター）５７に接触して組み付けられている。出力トランジスタ５６等の発熱部品よりヒートシンク５７に誘導された熱は、ファン５３が回転することにより発生する冷却風により大気中へ熱を放散するようになっている（特許文献１参照）。
特開平１１−３３２２０３号公報
上述したブロアモータにおいては、モータホルダ５１の上部に設けられるファン５３とモータホルダ５１の下部に配置される下部ケース５２内に設けられるモータ基板５５とは軸方向に離れて配置されている。このため、モータ基板５５に実装された発熱部品（ＦＥＴ５６）は、ヒートシンク（ラジエター）５７に接触して組み付けられており、該ヒートシンク５７がモータホルダ５１より外部に露出することでファン５３の冷却風を利用して大気中へ熱を放散するようになっている。しかしながら、発熱部品（ＦＥＴ５６）以外のモータ基板５５に実装された電子部品から生じた発熱を冷却する有効な手段が無い。
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、基板実装部品全体から発生した発熱を効率よく排熱することが可能なブロアモータを提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
カップ状のブラケットが取付けベースを覆って組み付けられたモータケースより延出したモータ軸にファンが組み付けられたブロアモータであって、前記モータケース内にロータ及びステータが収納され、かつモータ駆動回路が形成されたモータ基板が前記ロータ及びステータと前記ブラケットの開口底部との間に軸方向に形成された空間部に配置され、前記モータ基板に実装された発熱部品が前記ブラケットの開口底部と放熱部材を介して当接していることを特徴とする。
また、前記発熱部品が当接するブラケットの反対側放熱面には、放射状の溝部が形成され又は散点状の凹部が形成され又はこれらを組み合わせて凹凸面が形成されていることを特徴とする。
また、前記モータ基板は、前記ブラケットの開口底部に近接して固定されて当該ブラケットがモータ基板上に形成された基板配線と接続されてアース接続されていることを特徴とする。
上述したブロアモータを用いれば、ブラケットが取付けベースを覆って組み付けられたモータケース内にロータ及びステータが収納され、モータ駆動回路が形成されたモータ基板がロータ及びステータとブラケットの開口底部との間に軸方向に形成された空間部に配置され、モータ基板に実装された発熱部品がブラケットの開口底部と放熱部材を介して当接している。
これにより、発熱部品から発生した熱を放熱部材を介してブラケットへ逃がすことができ、当該ブラケット全面を通じて大気中へ放熱することができる。ブラケットの表面に延出したモータ軸にファンが組み付けられているので、ファンが回転するとブラケットに冷却風が送風されるので、基板全体から発生する熱を効率よく放熱することができる。モータが軸方向に偏平化したことによりブラケットの放熱面積も拡大しているので、効率よく排熱が行なえる。
また、発熱部品が当接するブラケットの反対側放熱面には、放射状の溝部が形成され又は散点状の凹部が形成され又はこれらを組み合わせて凹凸面が形成されていると、放熱面の表面積を増やして熱放散性を向上させることができる。
また、モータ基板は、ブラケットの開口底部に近接して固定されて当該ブラケットがモータ基板上に形成された基板配線と接続されてアース接続されている。よって、ブラケットに設けられる軸受部に静電気が蓄積されて電食が発生することを防いで耐久性を向上させることも可能になる。
以下、本発明に係るブロアモータの最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、車載用のブロアモータ（アウターロータ型ＤＣブラシレスモータ）を用いて説明する。
図１及び図２を参照して、ブロアモータの概略構成について説明する。
図１の左半図において、ブロアモータ１は、カップ状のブラケット２と取付けベース３とがシール材（例えばエラストマー等の弾性樹脂材）４を介して一体に組み付けられている。ブラケット２の近傍には、ファン（インペラ）５が後述するモータ軸の一端に一体に組み付けられている。ファン５が回転すると軸方向中心部から吸気して外周方向へ排気するようになっている。
図１の右半図において、カップ状のブラケット２のブラケット開口部２ａ中心には中空円筒部６が突設されている。中空円筒部６には、モータ軸７が軸受部（ボールベアリング、スリーブ軸受など）８ａ，８ｂを介して回転可能に軸支されている。ブラケット２はロータ軸受部とモータケースを兼用しており、軽量で熱放散性の高いアルミダイカスト製品（鋳造品）のほかに、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）などが用いられる。金属製カップ材（例えばアルミブラケット）が好適に用いられる。ブラケット２がシール材４を介して取付けベース３を覆って形成される閉鎖された閉鎖空間Ｐ内にロータＲ及びステータＳが収納されている。
また、モータ駆動回路が形成されたモータ基板（ＰＷＢ）９は、ロータＲ及びステータＳとブラケット２の開口底部２ｂとの間に軸方向に形成された空間部Ｑに開口底部２ｂに複数箇所に設けられたボス部２ｃのねじ孔にねじ止めされて固定されている。このため、モータの外装を構成するブラケット２と取付けベース３に囲まれたモータケース内の軸方向高さ範囲内でかつブラケット２の開口底部２ｂに近接してモータ基板９が固定できるので、ブロアモータ１を軸方向に小型化、偏平化並びに軽量化することができる。また、ボス部２ｃやねじ（図示せず）を通じてブラケット２とモータ基板９との電気的に導通させてアースと接続することができる。これにより、中空円筒部６に設けられる軸受部８ａ，８ｂの電食を防いで耐久性を向上できる。尚、モータ基板９は、中空円筒部６に対して固定されていてもよいが、基板外縁部の振動を防ぐため、当該基板外縁部で固定されるのが望ましい。また、モータ基板９はブラケット２に直付けではなく、中空円筒部７に組み付けられるステータＳのインシュレータにねじ止め等により固定されていてもよい。
ロータＲはカップ状のロータヨーク１０の内周面にマグネット１１が接着されている。ロータヨーク１０の中心部とモータ軸７の他端が一体に組み付けられている。ロータＲは、ブラケット２の開口底部２ｂに形成された中空円筒部６に軸受部８ａ，８ｂを介してモータ軸７が軸支され、かつロータヨーク開口部１０ａをブラケット２の開口底部２ｂに向けてブラケット２に回転可能に組み付けられている。このようにブラケット開口部２ａ内にロータヨーク１０が開口底部２ｂにロータヨーク開口部１０ａを対向するように収容して形成される空間内にステータＳが配置されるので、アウターロータ型モータであっても軸方向に小型化することができる。
図２において、環状のステータコア１２は、ブラケット２の開口底部２ｂに形成された中空円筒部６の外周面に組み付けられている。ステータコア１２には径方向内側に向けてティース部１３が設けられており、各ティース部１３は図示しないインシュレータに覆われて絶縁されている。各ティース部１３にはマグネットワイヤ１５が巻き付けられている。
また、図２において、モータ基板９には、ブラケット開口部２ａのうち開口底部２ｂの径方向中心部側若しくはロータヨーク１０より径方向外側の外縁部側に形成される空きスペースに比較的高さのある電子部品（例えばチョークコイル、電解コンデンサ２０など）が配置されている。また、モータ基板９が開口底部２ｂと近接する中間領域（ボス２ｃが形成される領域）には発熱量の多い電子部品（例えばＦＥＴ１６などのスイッチング素子）が配置されている。これにより基板実装部品の高さをブラケット開口部２ａ内の基板両面の空きスペースを利用して軸方向に吸収することができ、モータの偏平化（薄型化）を促進することができる。
また、図３において、モータ基板９に実装される電子部品のうち、ＦＥＴ１６は放熱用シリコーン材（オイルコンパウンド，ゴム材，ゲル材等）１７を介してブラケット２（開口底部２ｂ）と当接している。
これにより、発熱電子部品（ＦＥＴ１６）は放熱用シリコーン材１７を通じてブラケット２は直接排熱し、その他の実装部品から発生した熱も近接するブラケット２を通じて効率よく放散することができる。また、ブラケット２へ熱が誘導されても、ファン５が回転することでブラケット２には冷却風が当たるため、効率よく放熱することができる。
また、図２において、モータ基板９には外部配線１８が接続されている。この外部配線１８は取付けベース３に設けられた貫通孔３ａに嵌め込まれたグロメット１９を通じてモータ外へ引き出される。この外部配線１８にアース線を含めることで、モータ基板９を外部接地することも可能である。
また、図４（ａ）において、モータ基板９をブラケットの開口底部２ｂに固定することで、矢印Ａ方向のモータ振動がシール材４により吸収されるため、配線接続部を保護することができる。
また、図４（ｂ）において、ブラケット２の基板当接部（ボス２ｃ，ねじ）がモータ基板９の基板配線に接続され、該基板配線に外部配線１８が接続されている。よって、矢印Ｂ方向に示すように、ブラケット２がモータ基板９の基板配線を通じてアース接続が可能となる。よって、ブラケット２に設けられる軸受部８ａ、８ｂに静電気が蓄積されて電食が発生することを防いで耐久性を向上させることも可能になる。
以上のように、ブラケット２と取付けベース３に囲まれ閉鎖されたケース内の軸方向高さ範囲内でかつブラケット開口部２ａの開口底部２ｂの面積内にモータ基板９を配置しているので、モータを軸方向に小型化、偏平化並びに軽量化することができる。
例えば出力５０Ｗクラスのブロアモータ１でブラケット２と取付けベース３との間の軸方向寸法が約１／２程度に薄型化を達成でき、重量に関しては２／３〜１／２程度に軽量化できた。
ブラケット１と取付けベース３とはシール材４を介して閉止されているので、車載されて過酷な使用環境下においても十分耐え得る防水性、防振性を備えたモータを提供できる。
次に、ブラケット２の放熱面の形態のバリエーションについて図５を参照して説明する。発熱部品が当接するブラケット２の反対側放熱面は、図５（ａ）のように平坦面であってもよいが、更に表面積を増大させる凹凸面形状にしてもよい。
たとえば、ブラケット２の放熱面には、放射状の溝部２ｄと平坦部２ｅが周方向に交互に形成されていてもよい（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。また、ブラケット２の放熱面には、散点状の凹部２ｆが形成されていてもよい（図５（ｅ）参照）。或いは放射状に形成された溝部２ｄに凹部２ｆが形成されていてもよい。
以上のように、ブラケット２の放熱面の表面積を増やして放熱性能を向上させることができる。
上記実施例は、車載用のブロアモータを例示して説明したが、これに限定されるものではなく、冷却装置等他の装置に適用することも可能である。また、アウターロータ型ブラシレスモータに限らず、ロータ及びステータとブラケット間にモータ基板が配置されたインナーロータ型ブラシレスモータに適用してもよい。
ファンを組み付けたブロアモータの半断面説明図である。 ファンを取り外したブロアモータの断面説明図である。 基板実装された発熱部品とブラケットとの当接部の拡大断面図である。 モータ振動を抑える構成及びブラケットのアース接続を示す断面説明図である。 ブラケットの放熱面の形態を示す斜視図である。 従来のアウターロータ型モータの半段面説明図である。
符号の説明
Ｐ 閉鎖空間
Ｑ 空間部
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ
１ ブロアモータ
２ ブラケット
２ａ ブラケット開口部
２ｂ 開口底部
２ｃ ボス部
２ｄ 溝部
２ｅ 平坦部
２ｆ 凹部
３ 取付けベース
３ａ 貫通孔
４ シール材
５ ファン（インペラ）
６ 中空円筒部
７ モータ軸
８ａ，８ｂ 軸受部
９ モータ基板
１０ ロータヨーク
１０ａ ロータヨーク開口部
１１ マグネット
１２ ステータコア
１３ ティース部
１５ マグネットワイヤ
１６ ＦＥＴ
１７ 放熱用シリコーン
１８ 外部配線
１９ グロメット
２０ 電解コンデンサ

Claims (3)

  1. カップ状のブラケットが取付けベースを覆って組み付けられたモータケースより延出したモータ軸にファンが組み付けられたブロアモータであって、
    前記モータケース内にロータ及びステータが収納され、かつモータ駆動回路が形成されたモータ基板が前記ロータ及びステータと前記ブラケットの開口底部との間に軸方向に形成された空間部に配置され、前記モータ基板に実装された発熱部品が前記ブラケットの開口底部と放熱部材を介して当接しているブロアモータ。
  2. 前記発熱部品が当接するブラケットの反対側放熱面には、放射状の溝部が形成され又は散点状の凹部が形成され又はこれらを組み合わせて凹凸面が形成されている請求項１記載のブロアモータ。
  3. 前記モータ基板は、前記ブラケットの開口底部に近接して固定されて当該ブラケットがモータ基板上に形成された基板配線と接続されてアース接続されている請求項１又は２記載のブロアモータ。
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