JP2017195663A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御回路側への異物の侵入を抑制する。【解決手段】モータ装置１０は、ステータ２６及びロータ２４を有するモータ本体１８と、ステータ２６への通電を制御する制御回路３８を構成する回路基板４０及び該回路基板４０に取付けられた回路素子４２を有するモータ駆動装置２０と、を備えている。また、モータ装置１０は、モータ駆動装置２０の熱を放熱する放熱部４６を有するヒートシンク４４と、モータ駆動装置２０を覆う下カバー５０と、を備えている。下カバー５０は、モータ駆動装置２０と対向して配置されると共に開口部６６を有する底壁５２と、該底壁５２からモータ駆動装置２０側へ向けて立設されていると共に開口部６６に沿って配置され開口部６６を通過した空気がモータ駆動装置２０側へ通過可能な筒状部７０の少なくとも一部を形成する縦壁６８と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ装置に関する。

下記特許文献１には、送風用のファンを回転させるモータ装置であるファンモータが開示されている。このファンモータは、アウタロータ型のブラシレスモータであり、ステータ及びロータを有するモータ本体と、ロータの周囲に設けられたモータホルダと、ステータを支持するセンタピースと、を含んで構成されている。また、モータホルダには、当該モータホルダの外部からの冷却風をモータ本体側へ導く冷却風導入路が形成されている。そして、冷却風導入路を通過する冷却風がヒートシンクに当たることで、ステータへの通電を制御する制御回路の一部を構成する回路素子等の熱がヒートシンクを介して放熱されるようになっている。

特開２０１５−５７０１４号公報

ところで、ファンモータ等のモータ装置の作動の安定性や耐久性という観点では、制御回路側への異物の侵入を抑制できることが望ましい。

本発明は上記事実を考慮し、制御回路側への異物の侵入を抑制できるモータ装置を得ることが目的である。

請求項１記載のモータ装置は、ステータ及び該ステータの磁界を受けて回転するロータを有するモータ本体と、前記ステータへの通電を制御する制御回路を構成する回路基板及び該回路基板に取付けられた回路素子を有する制御装置と、前記モータ本体が支持されると共に該モータ本体が支持された側とは反対側において前記制御装置が支持されるセンタピースと、前記制御装置に取付けられ、該制御装置の熱を放熱する放熱部を有するヒートシンクと、前記制御装置と対向して配置されていると共に開口部を有する底壁と、該底壁から前記制御装置側へ向けて立設されていると共に前記開口部に沿って配置され前記開口部を通過した空気が前記制御装置側へ向けて通過可能な筒状部の少なくとも一部を形成する縦壁と、を有し、前記制御装置を覆うカバーと、を備えている。

請求項１記載のファンモータによれば、制御装置によりステータへの通電が制御されると、ステータの回りには磁界が発生する。そして、ステータの磁界を受けてロータが回転する。ここで、制御装置は回路基板及び回路素子を含んで構成されており、この回路基板及び回路素子の熱は、ヒートシンクに伝達される。そして、ヒートシンクに伝達された回路基板及び回路素子の熱がヒートシンクの放熱部から放熱される。

ここで、請求項１記載の発明では、カバーの底壁には、開口部が形成されている。これに加えて、カバーの底壁には、筒状部の一部を構成する縦壁が立設されている。当該構成とすることにより、単にカバーの底壁に開口部を設けた場合に比べて、異物がセンタピースとカバーとの間の空間内に浸入することを抑制することができる。

請求項２記載のモータ装置は、請求項１記載のモータ装置において、前記開口部は、前記回路基板と前記ロータの回転軸方向に対向しない位置に設けられている。

請求項２記載のモータ装置によれば、開口部が上記の位置に設けられていることにより、開口部から浸入した水滴等の異物が回路基板に付着することを抑制することができる。

請求項３記載のモータ装置は、請求項１又は請求項２記載のモータ装置において、前記縦壁の少なくとも一部が、前記ヒートシンクと前記ロータの回転軸方向に対向して配置されている。

請求項３記載のモータ装置によれば、カバーの縦壁部が上記の位置に設けられていることにより、カバーの開口部から導入された空気流をヒートシンクに当て易くすることができる。これにより、ヒートシンクからの放熱を促すことができる。

請求項４記載のモータ装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ装置において、前記カバーは、前記底壁の外周部から前記制御装置側へ向けて延びる周壁を含んで形成され、前記筒状部は、前記縦壁及び前記周壁により形成されている。

請求項４記載のモータ装置によれば、縦壁と周壁によって筒状部が形成されている。これにより、カバー内の容積が減少することを抑制しつつ、開口部から導入された空気流を制御装置側へ向けて導く部分である筒状部をカバーに形成することができる。

ファンモータを示す縦断面図である。 カバーを制御装置側から見た斜視図である。 カバーを制御装置とは反対側から見た斜視図である。 カバーを制御装置とは反対側から見た背面図である。

図１〜図４を用いて本発明の実施形態に係るモータ装置について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のモータ装置１０は、車両用空調装置の一部を構成するファン１２を回転させるために用いられる。このモータ装置１０は、回転軸１６をその軸線回りに回転させるモータ本体１８と、モータ本体１８への通電を制御することにより回転軸１６の回転を制御する制御装置としてのモータ駆動装置２０と、モータ本体１８及びモータ駆動装置２０を支持するセンタピース２２と、を備えている。また、モータ装置１０は、センタピース２２に取付けられる上カバー４８及びカバーとしての下カバー５０を備えている。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、モータ本体１８の回転軸１６の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、モータ本体１８の回転軸１６の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。

（モータ本体１８）
モータ本体１８は、回転軸１６、ロータ２４及びステータ２６を主要な要素として構成されている。

回転軸１６は、円柱状の鋼材に浸炭処理等の表面処理が施されることにより構成されており、この回転軸１６は、センタピース２２に固定された一対のベアリング２８によって回転自在に軸支されている。

また、ロータ２４は、一端が開放された有底円筒状に形成されたロータハウジング３０にロータマグネット３２が固定されることによって構成されている。ロータハウジング３０は、円盤状の底壁３０Ａと、底壁３０Ａの外周端から軸方向他方側へ屈曲して延びる周壁３０Ｂと、を備えている。さらに、底壁３０Ａの中心部には、回転軸１６が挿入される挿入部３０Ｃが設けられており、この挿入部３０Ｃに回転軸１６が圧入されることでロータハウジング３０と回転軸１６とが一体回転可能に結合されている。また、周壁３０Ｂの径方向内側の面には、ロータマグネット３２が接着剤等を介して固定されている。

ステータ２６は、導電性の巻線３４が、ステータコア３６のティース部３６Ａに巻回されることにより構成されている。また、ステータ２６はロータハウジング３０の周壁３０Ｂの径方向内側に配置されている。そして、このステータ２６が界磁する磁界を受けて、ロータ２４が回転軸１６と共に回転することが可能となっている。詳述すると、ステータ２６はステータコア３６に巻線３４が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。ステータ２６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。また、ステータ２６は、センタピース２２においてベアリング２８が固定された部位の径方向外側に配置された状態で当該センタピース２２に固定されている。

（モータ駆動装置２０及びヒートシンク４４）
モータ駆動装置２０は、前述のモータ本体１８の一部を構成するステータ２６（巻線３４）への通電を制御する制御回路３８を構成する回路基板４０及び複数の回路素子４２を備えている。また、モータ駆動装置２０は、回路素子４２等が発生した熱を放熱するためのヒートシンク４４を備えている。

回路基板４０は、軸方向を厚み方向とする矩形板状に形成されており、また回路基板４０は、絶縁性の材料を用いて形成された基板本体上に導電パターン部が形成されることによって構成されている。また、回路基板４０の長手方向の中央部には、回転軸１６が挿通される回転軸挿通孔４０Ａが形成されている。さらに、回路基板４０における回転軸挿通孔４０Ａの周縁部には、巻線３４の端末部が接続される巻線端末接合部４０Ｂが設けられている。また、回路基板４０において回転軸挿通孔４０Ａが形成された部分を挟んで一方側（回路基板４０の長手方向一方側）の部位の軸方向他方側の面には、動作時（通電時）の発熱が著しい回路素子４２である複数のＦＥＴ４２Ａが接合されている。さらに、回路基板４０において複数のＦＥＴ４２Ａが接合された側とは反対側（軸方向一方側）の面には、ヒートシンク４４が接合されている。

ヒートシンク４４は、熱伝導性が良好なアルミ又は銅などの金属や樹脂材料等を用いて形成されている。このヒートシンク４４は、回路基板４０（図１参照）の板厚方向から見て略矩板状に形成された基部４４Ａと、基部４４Ａの短手方向の一方側の部分に立設されていると共にヒートシンク４４に伝達された熱の大部分を放熱させる放熱部４６を構成する複数のボス部４４Ｂと、を含んで構成されている。

以上説明したモータ駆動装置２０の大部分は、後述する下カバー５０とセンタピース２２との間に配置されている。また、ヒートシンク４４の複数のボス部４４Ｂは、センタピース２２に形成された開口２２Ａを通じて上カバー４８とセンタピース２２との間に形成された空間に露出されている。上カバー４８には、ヒートシンク４４の複数のボス部４４Ｂの間を通過してモータ本体１８側へ向かう空気が導入される導入孔４８Ａが形成されている。この導入孔４８Ａは、複数のボス部４４Ｂと近接する部位に形成されている。

（下カバー５０の構成）
次に、本実施形態の要部である下カバー５０の構成について説明する。

図２及び図３に示されるように、下カバー５０は、モータ駆動装置２０（図１参照）側が開放された有底箱状に形成されている。この下カバー５０は、軸方向視で矩形状に形成されていると共に回路基板４０（図１参照）と対向して該回路基板４０と略平行に延在する底壁５２を備えている。底壁５２の長手方向及び短手方向の中央部には、回転軸１６（図１参照）の端部が挿入される回転軸挿通部５４等を形成する中央リブ５６が立設されている。また、下カバー５０は、底壁５２の外周端からモータ駆動装置２０側へ向けて屈曲して延びる周壁としての第１周壁５８、第２周壁６０、第３周壁６２及び第４周壁６４を備えている。底壁５２の短手方向の両側にそれぞれ配置された第１周壁５８及び第２周壁６０は、矩形板状に形成されていると共に互いに平行に配置されている。また、第１周壁５８には、図示しないコネクタが接続されるコネクタ接続部６５が設けられている。また、底壁５２の長手方向一方側に配置された第３周壁６２は、第１周壁５８と第２周壁６０とを繋ぐ矩形平板状に形成されており、底壁５２の長手方向他方側に配置された第４周壁６４は、第１周壁５８と第２周壁６０とを繋ぐと共に第３周壁６２とは反対側に向けて凸状に湾曲された板状に形成されている。

図３及び図４に示されるように、底壁５２における第４周壁６４側の端部には、底壁５２の短手方向を長手方向とする長尺状の開口部６６が形成されている。図１に示されるように、この開口部６６は、回路基板４０と軸方向に対抗しない位置に配置されている。そして、この開口部６６を通じて下カバー５０の外側の空気を当該下カバー５０の内部側へ導入することが可能となっている。

図２に示されるように、底壁５２における開口部６６の周縁部には、モータ駆動装置２０側へ向けて凸状に形成されていると共に長手方向の両端部が第４周壁６４にそれぞれ接続された縦壁６８が立設されている。この縦壁６８及び第４周壁６４の長手方向の中央部６４Ａによって、開口部６６から導入された空気流（冷却風）をモータ駆動装置２０側へ向けて導く筒状部７０が形成されている。図１に示されるように、縦壁６８における第３周壁６２側の部分は、ヒートシンク４４の端部と回転軸方向に対向して配置されている。

また、第４周壁６４はセンタピース２２に設けられた下カバー係止部２２Ｂに係止されている。これにより、筒状部７０に対してモータ駆動装置２０側には、断面視でクランク状に屈曲するラビリンス７２が形成されている。

図２に示されるように、縦壁６８の長手方向の中央部には、ヒートシンク４４（図１参照）側へ向けて突出するヒートシンク支持突起６８Ａが形成されている。このヒートシンク支持突起６８Ａとセンタピース２２との間にヒートシンク４４の端部が配置されることで、ヒートシンク４４の位置決めがなされるようになっている。なお、図１においては、開口部６６から下カバー５０内に流入する空気流の流路をわかり易くするために、図２に示された１−１線に対応する線に沿って切断したモータ装置１０の断面を示している。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態のモータ装置１０が作動されると、すなわち、ステータ２６への通電がモータ駆動装置２０によって制御されて、ステータ２６のまわりに生じる磁界によってロータ２４が回転されると、ファン１２が回転されて当該ファン１２による送風が開始される。

ここで、本実施形態では、モータ駆動装置２０の一部を構成する回路素子４２に通電がなされると、回路素子４２が発熱する。特に、ＦＥＴ４２Ａの発熱が著しい。このＦＥＴ４２Ａの熱は回路基板４０を介してヒートシンク４４に伝達される。

ここで、本実施形態では、上カバー４８に形成された導入孔４８Ａを通じて当該上カバー４８内に導入された空気は、ヒートシンク４４の複数のボス部４４Ｂの間を通過する。これにより、ヒートシンク４４に伝達されたＦＥＴ４２Ａ等の熱を複数のボス部４４Ｂから当該複数のボス部４４Ｂの間を通過する空気流に放熱することができる。

ここで、本実施形態では、下カバー５０の底壁５２に形成された開口部６６から当該下カバー５０内に配置されたモータ駆動装置２０（回路基板４０、回路素子４２及びヒートシンク４４の一部）側へ向けて空気が通過する。下カバー５０内に導入された空気は、底壁５２に立設された縦壁６８及び第４周壁６４の中央部６４Ａによって形成された筒状部７０を通じてヒートシンク４４の端部側へ流れる。これにより、開口部６６から導入された空気流によりモータ駆動装置２０を冷却することができる。このように、本実施形態では、ヒートシンク４４に加えて下カバー５０側から導入された空気流によってもモータ駆動装置２０を冷却することができ、モータ駆動装置２０の放熱性能、すなわち、制御回路３８の放熱性能を向上させることができる。また、当該構成では、下カバー５０の底壁５２に単なる開口部６６を形成した場合に比べて、下カバー５０内への異物の浸入を抑制する（開口部６６を通過した異物を縦壁６８により跳ね返す）ことができる。

また、本実施形態では、下カバー５０の底壁５２に形成された開口部６６が、回路基板４０と軸方向に対向しない位置に設けられていることにより、開口部６６から浸入した水滴が回路基板４０に付着することを抑制することができる。これに加えて、本実施形態では、下カバー５０に形成された筒状部７０に対してモータ駆動装置２０側に、断面視でクランク状に屈曲するラビリンス７２を設けることにより、開口部６６及び筒状部７０から浸入した水滴が下カバー５０内に侵入することを抑制することができる。

また、本実施形態では、筒状部７０の一部を形成する縦壁６８における第３周壁６２側の部分が、ヒートシンク４４の端部と回転軸方向に対向して配置されていることにより、開口部６６及び筒状部７０を通じて下カバー５０内に導入された冷却風をヒートシンク４４に当て易くすることができる。これにより、ヒートシンク４４からの放熱を促すことができる。

さらに、本実施形態では、下カバー５０の外周部を形成する第４周壁６４の中央部６４Ａ及び底壁５２の端部に立設された縦壁６８によって筒状部７０が形成されている。これにより、下カバー５０内の容積が減少することを抑制しつつ、開口部６６から導入された空気流をモータ駆動装置２０側へ向けて導く部分である筒状部７０を下カバー５０に形成することができる。

なお、本実施形態では、第４周壁６４の中央部６４Ａ及び底壁５２の端部に立設された縦壁６８によって筒状部７０を形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。底壁５２に設けられた開口部の位置によっては、縦壁の位置や構成を変更し、この縦壁の少なくとも一部を含んで筒状部を形成すればよい。

また、本実施形態では、縦壁６８の一部をヒートシンク４４の端部と回転軸方向に対向して配置した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、縦壁６８の一部又は全部をＦＥＴ４２Ａと回転軸方向に対向して配置させることにより、開口部６６から導入された空気流をＦＥＴ４２Ａに当て易くしてもよい。

さらに、本実施形態では、下カバー５０の底壁５２に形成された開口部６６を回路基板４０と軸方向に対向しない位置に配置した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。開口部６６の位置は、モータ装置１０が使用される環境等を考慮して適宜設定すればよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ モータ装置
１８ モータ本体
２４ ロータ
２６ ステータ
３８ 制御回路
４０ 回路基板
４２ 回路素子
４４ ヒートシンク
４６ 放熱部
５０ 下カバー（カバー）
５２ 底壁
５８ 第１周壁（周壁）
６０ 第２周壁（周壁）
６２ 第３周壁（周壁）
６４ 第４周壁（周壁）
６６ 開口部
６８ 縦壁
７０ 筒状部

Claims (4)

1. ステータ及び該ステータの磁界を受けて回転するロータを有するモータ本体と、
   前記ステータへの通電を制御する制御回路を構成する回路基板及び該回路基板に取付けられた回路素子を有する制御装置と、
   前記モータ本体が支持されると共に該モータ本体が支持された側とは反対側において前記制御装置が支持されるセンタピースと、
   前記制御装置に取付けられ、該制御装置の熱を放熱する放熱部を有するヒートシンクと、
   前記制御装置と対向して配置されていると共に開口部を有する底壁と、該底壁から前記制御装置側へ向けて立設されていると共に前記開口部に沿って配置され前記開口部を通過した空気が前記制御装置側へ向けて通過可能な筒状部の少なくとも一部を形成する縦壁と、を有し、前記制御装置を覆うカバーと、
   を備えたモータ装置。
2. 前記開口部は、前記回路基板と前記ロータの回転軸方向に対向しない位置に設けられている請求項１記載のモータ装置。
3. 前記縦壁の少なくとも一部が、前記ヒートシンクと前記ロータの回転軸方向に対向して配置されている請求項１又は請求項２記載のモータ装置。
4. 前記カバーは、前記底壁の外周部から前記制御装置側へ向けて延びる周壁を含んで形成され、
   前記筒状部は、前記縦壁及び前記周壁により形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ装置。