JP2011036122A - 熱伝導結合部材を備えているモータ組み立て品 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な放熱効果を保証しながら、ほこりの進入を防止できるモータ組み立て品を提供する。
【解決手段】モータ組み立て品は、筐体内に回転可能に取り付けられている回転軸１１と、回転軸１１を囲んでおり、共に回転可能な磁石取り付け部分１３と、磁石取り付け部分１３上に配置されている磁石１２と、磁石１２のロータ磁極から離れている複数の固定子磁極３２を有している励磁可能なコアと、固定子極３２にそれぞれ巻かれている複数の固定子巻き線３３とを有する。固定子巻き線３３は、筐体の端部壁２３、２４から軸線方向間隔３４、３５だけ離れている。固定子巻き線３３から発散される熱を端部壁２３、２４に伝導して筐体から放出するように熱伝導結合部材４が軸線方向間隔３４、３５にまたがるように配置されている。
【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、参照によりその開示が本明細書に援用される２００９年７月２９日に出願された台湾特許出願第０９８１２５５３７号および２０１０年５月２４日に出願された台湾特許出願第０９９１１６５１７号の優先権を主張する。
本発明は、ブラシレスモータ組み立て品に関し、特に、熱伝導結合部材を備えているモータ組み立て品に関する。

特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４の各々において、放熱を促進するように、モータ筐体内の空気流を加速する、駆動軸によって駆動されるファンを有しているモータ組み立て品が開示されている。しかし、ファンの回転の結果として発生する気流の経路は、モータ筐体内を貫通するため、ほこりがモータに向けられ、回転子上に蓄積し、それによって回転子の動作と放熱とに悪影響を与え、それがモータ筐体内の部品を損傷させる可能性がある。

台湾実用新案第Ｍ３３１２５１号 台湾実用新案第Ｍ３２２６７７号 台湾実用新案第Ｍ３００３９５号 台湾特許第Ｉ２５０７１８号

本発明の目的は、良好な放熱効果を保証しながら、ほこりの進入を防止できるモータ組み立て品を提供することである。

本発明によれば、モータ組み立て品は、収容室を内部に定めている筐体壁と、収容室を閉じるように半径方向に延びている第１と第２の端部壁とを有している筐体を有している。ロータ部分組み立て品は、軸線を中心に回転可能に第１と第２の端部壁上で支持されている回転軸と、回転軸を囲み回転軸と共に回転可能なように収容室内に配置されている磁石取り付け部分と、磁石取り付け部分上に配置されており、複数の回転子磁極を有している磁石とを有している。固定子部分組み立て品は、収容室内に配置されており、回転子磁極に対向しており離れている複数の固定子磁極と、固定子磁極にそれぞれ巻かれている複数の固定子巻き線とを有している励磁可能なコアとを有している。固定子巻き線が給電されると、磁石取り付け部分は、回転軸と共に回転するように励磁される。固定子巻き線の各々は、それぞれ第１と第２の軸線方向間隔によって第１と第２の壁からそれぞれ離れている第１と第２の端部壁側領域を有している。１次熱伝導結合部材は、収容室から外に放熱するように固定子巻き線から発散される熱を第１と第２の端部壁に伝導するように少なくとも一方の第１と第２の軸線方向の間隔にまたがるように配置されている。

本発明の他の特徴と利点とは、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明において明らかになるであろう。

本発明のモータ組み立て品の第１の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第１の好ましい実施形態の断面図である。 第１の好ましい実施形態の透視図である。 本発明のモータ組み立て品の第２の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第２の好ましい実施形態の断面図である。 第２の好ましい実施形態の熱交換溝の透視図である。 第２の好ましい実施形態の熱交換溝の他の態様の透視図である。 本発明のモータ組み立て品の第３の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第３の好ましい実施形態の断面図である。 本発明のモータ組み立て品の第４の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第４の好ましい実施形態の断面図である。

本発明をより詳細に説明する前に、同じ参照番号は本明細書を通して同じ要素を指していることに注意すべきである。

図１から３を参照すると、本発明のモータ組み立て品１００の第１の好ましい実施形態は、「内部回転子型」ブラシレスモータであって、筐体２、回転子部分組み立て品１、固定子部分組み立て品３、および１次と２次熱伝導結合部材４を有している。

筐体２は、金属材料から作られており、収容室２１０を内部に定めており、第１と第２の周辺縁２１１、２１２の位置で終端している軸線方向に延びている筐体壁２１と、収容室２１０を閉じるように第１と第２の周辺縁２１１、２１２からそれぞれ軸線（Ｘ）に向けて半径方向に延びている第１と第２の端部壁２３、２４とを有している。第１と第２の端部壁２３、２４の各々は、内部に軸受部材を収容する軸受穴２３１、２４１を有している。第１端部壁２３は、さらに複数の配線穴２３２を有している。

回転子部分組み立て品１は、回転軸１１と磁石１２とを有している。回転軸１１は、回転軸が軸線（Ｘ）を中心に回転可能なようにそれぞれ軸受部材によって支持されている第１と第２の軸端部１１１、１１２を有している。磁石取り付け部分１３は、回転軸１１を囲み、回転軸１１と共に軸線（Ｘ）を中心に回転するように収容室２１０内に配置されており、本実施形態では、磁石取り付け部分１３は、第１と第２の軸端部１１１、１１２の間に回転軸１１と一体に形成されている。磁石１２は、磁石取り付け部分１３を囲むように構成されており、半径方向に向いている複数の回転磁極を有している。

固定子部分組み立て品３は、励磁可能コア３１と複数の固定子巻き線３３とを有している。励磁可能コア３１は、収容室２１０内に、磁石１２の半径方向外側に配置されており、複数の半径方向に延びている隙間３８によって軸線（Ｘ）を中心に角度方向に互いに離れており、各々が対応しているロータ磁極の１つに、軸線（Ｘ）に関する半径方向で対向しており離れている複数の固定子磁極３２を有している。固定子巻き線３３の各々は、固定子磁極３２の１つにそれぞれ巻かれている。したがって、固定子巻き線３３に給電されると、磁石取り付け部分１３だけでなく回転軸１１は、軸線（Ｘ）を中心に回転するように誘導される。固定子巻き線３３の各々は、それぞれ第１と第２の軸線方向間隔３４、３５によって第１と第２の壁２３、２４からそれぞれ離れている第１と第２の端部壁側領域３３１、３３２を有している。固定子巻き線３３は、電源（図示せず）に接続するために、それぞれ配線穴２３２を通り、筐体１２の外に導かれている終端を有している。

さらに、固定子部分組み立て品３は、固定子巻き線３３と筐体壁２１との間に配置されている第１と第２の熱伝導輪３６を有している。第１と第２の熱伝導輪３６の各々は、熱交換溝３７を共に定めるように筐体壁２１に対向している外側の凹状表面３６１を有している。筐体壁２１は、熱交換溝３７と流体によって通じている冷却液入口２１３と冷却液出口２１４とを有している。本実施形態では、冷却水などの冷却液は、収容室２１０から、および筐体２の外に熱を取り除くように冷却液入口２１３に接続されている水管９１、熱交換溝３７の１つ、熱交換溝３７を相互接続する連通管９２、熱交換溝３７の他の１つ、冷却液出口２１４、および冷却液出口２１４に接続されている水管９３を通して流れることができる。

１次熱伝導結合部材４は、第１と第２の軸線方向の間隔３４、３５にまたがるように配置されている。２次熱伝導結合部材７は、半径方向に延びている隙間３８の各々にまたがるように配置されており、１次熱電動結合部材４と一体に形成されるように、軸線方向に延びている。１次と２次の熱伝導結合部材４、７は、熱伝導樹脂ベースの合成物から作られている。具体的には１次と２次の熱伝導結合部材４、７は、（ｉ）ポリマー樹脂マトリックスとポリマー樹脂マトリックス内に添加され、炭化ケイ素、アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択される熱伝導材料とを有する熱伝導樹脂ベースの合成物によって、第１と第２の軸線方向の間隔３４、３５と半径方向に延びている隙間３８とを埋めるステップと、（ｉｉ）熱伝導樹脂ベース合成物を硬化させるステップとを有する行程によって作られている。

表１に示している実験データは、冷却水を熱交換溝３７に導入する前に室温２７℃で計測された、固定子巻き線３３の温度である。

＊熱伝導結合部材は、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｐａｒｔ ＲＴＶという商標名でＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入した。

前述の表から明らかなように、収容室２１０からの放熱を促進するように、熱伝導結合部材４、７を通して、固定子巻き線３３から発散される熱を第１と第２の端部壁２３、２４と第１と第２の熱伝導輪３６とに導くことができる。さらに、熱伝導結合部材４、７は放熱とモータ組み立て品１００の動作とを確実にするように収容室２１０内へのほこりの進入をふせぐことができる。さらに、水冷系を構成している熱交換溝３７、水管９１、９３、および連通管９２によって、放熱をさらに強化することができる。したがって、モータ組み立て品１００はより小さく作ることができる。

図４から６を参照すると、熱交換溝３７が第１と第２の周辺縁２１１、２１２の一方に形成されている冷却液入口２１３と冷却液出口２１４と、筐体壁２１内に構成されており、互いに交互の複数の軸線方向に延びている溝セグメント３７１と円周方向に延びている溝セグメント３７２とを有している屈曲している溝とを有していることを除いて前述の実施形態と同様の本発明のモータ組み立て品１００の第２の好ましい実施形態を示している。本実施形態において、円周方向に延びている溝セグメント３７２は、第１と第２の周辺縁２１１、２１２内に形成されている。ただし、円周方向に延びている溝セグメント３７２を第１と第２の端部壁２３、２４内に形成することもできる。その代わりに、図７に示しているように、冷却液入口２１３と冷却液出口２１４を軸線（Ｘ）に関して互いに対角線方向に配置してもよい。

図８と９を参照すると、モータ組み立て品１００は外側シェルキャップ６とインペラ５とをさらに有していることを除いて第１の実施形態と同様の本発明のモータ組み立て品１００の第３の好ましい実施形態を示している。外側シェルキャップ６は、筐体壁２１の第１と第２の周辺縁２１１、２１２の一方に取り付けられており、インペラ受け入れ空間６２を共に定めるように第１と第２の端部壁２３、２４の対応している一方から離れている。外側シェルキャップ６は複数の空気入口６１を有している。インペラ５は、インペラ受け入れ空間６２内に配置されており、冷たい空気を空気入口６１からインペラ受け入れ空間６２内に導入するように共に回転するように第１と第２の軸端部１１１、１１２の対応している一方に取り付けられている。筐体２は筐体壁２１上に形成されており、軸線（Ｘ）を中心に角度方向に互いに離れている複数の放熱フィン２６をさらに有している。したがって、収容室２１０内の熱は、筐体壁２１に伝導し、さらにインペラ５の回転の結果生成される冷たい空気によって筐体２から取り除かれる。

図１０と１１とを参照すると、本発明のモータ組み立て品１００の第４の好ましい実施形態は、「外部回転子型」ブラシレスモータであって、第１の実施形態と同様である。本実施形態において、ロータ部分組み立て品１は、磁石取り付け部分１３を支持して、励磁コア３１を囲むように回転軸１１から半径方向にそして外向きに延びている支持キャリア部分１４をさらに有している。筐体２は、第１の端部壁２３に一体に形成されており、回転軸１１が相対的に回転できるように構成されているハブ壁２５を有している。励磁コア３１は、ハブ壁２５に固定されている。１次導電結合部材４は、固定子巻き線３３と第１の端部壁２３との間の第１の軸線方向間隔３４にまたがるように配置されている。さらに、筐体２は、第１の端部壁２３上に形成されている複数の放熱フィン２７を有している。

本発明を、最も実用的で好ましいと考えられる実施形態について説明したが、当然、本発明は開示された実施形態には限定されず、最も広い解釈と同等の構成との精神と範囲とに含まれるさまざまな構成を網羅することを意図している。

１ 回転子部分組み立て品
２ 筐体
３ 固定子部分組み立て品
４ １次熱伝導結合部材
５ インペラ
６ 外側シェルキャップ
７ ２次熱伝導結合部材
１１ 回転軸
１２ 磁石
１３ 磁石取り付け部分
１４ 支持キャリア
２１ 筐体壁
２３ 第１の端部壁
２４ 第２の端部壁
２５ ハブ壁
２６、２７ 放熱フィン
３１ 励磁コア
３２ 固定子磁極
３３ 固定子巻き線
３４ 第１の軸線方向の間隔
３５ 第２の軸線方向の間隔
３６ 第１と第２の熱伝導輪
３７ 熱交換溝
３８ 隙間
６１ 空気入口
６２ インペラ受け入れ空間
９１、９３ 水管
９２ 連通管
１００ モータ組み立て品
１１１ 第１の軸端部
１１２ 第２の軸端部
２１０ 収容室
２１１ 第１周辺縁
２１２ 第２周辺縁
２１３ 冷却液入口
２１４ 冷却液出口
２３１、２４１ 軸受穴
２３２ 配線穴
３３１ 第１の端部壁側領域
３３２ 第２の端部壁側領域
３７１、３７２ 溝セグメント
Ｘ 軸線

Claims (11)

1. 収容室（２１０）を内部に定めており、第１と第２の周辺縁（２１１、２１２）の位置で終端している軸線方向に延びている筐体壁（２１）と、前記収容室（２１０）を閉じるように前記第１と第２の周辺縁（２１１、２１２）からそれぞれ軸線（Ｘ）に向けて半径方向に延びている第１と第２の端部壁（２３、２４）とを有する筐体（２）と、
   前記軸線（Ｘ）を中心に回転可能に前記第１と第２の端部壁（２３、２４）上でそれぞれ支持されている第１と第２の軸端部（１１１、１１２）を有する回転軸（１１）と、
   前記収容室（２１０）内に配置されており、前記回転軸（１１）を囲んでおり、前記軸線（Ｘ）を中心に前記回転軸（１１）と共に回転可能な磁石取り付け部分（１３）と、
   前記磁石取り付け部分（１３）上に配置されており、半径方向に向いている回転子磁極を有している磁石（１２）と、
   を有するロータ部分組み立て品（１）と、
   前記収容室（２１０）内に配置されており、前記軸線（Ｘ）を中心に互いに角度に関して変位しており、各々が前記回転子磁極の対応している１つに前記軸線に関する半径方向で対向しており離れている複数の固定子磁極（３２）を有している励磁可能なコア（３１）と、
   電気を供給されると前記磁石取り付け部分（１３）が前記軸線（Ｘ）を中心に励磁され前記回転軸（１１）と共に回転するように、前記固定子磁極（３２）にそれぞれ巻かれており、それぞれ第１と第２の軸線方向間隔（３４、３５）によって前記第１と第２の壁（２３、２４）からそれぞれ離れている第１と第２の端部壁側領域（３３１、３３２）を各々が有している複数の固定子巻き線（３３）と、
   を有する固定子部分組み立て品（３）と、
   を有するモータ組み立て品において、
   前記収容室（２１０）から外に放熱するように前記固定子巻き線（３３）の対応している１つから発散される熱を前記第１と第２の端部壁（２３、２４）の対応している１つに伝導するように少なくとも１つの前記第１と第２の軸線方向の間隔（３４、３５）の少なくとも一方にまたがるように配置されている１次熱伝導結合部材（４）を特徴とする、モータ組み立て品。
2. 前記固定子磁極（３２）は、複数の半径方向に延びている隙間（３８）によって互いに角度に関して離れていることを特徴とし、前記半径方向に延びている隙間（３８）の各々にまたがって配置され、前記１次熱伝導結合部材（４）と一体に形成されるように前記軸線方向に延びている２次熱伝導結合部材（７）をさらに有する、請求項１に記載のモータ組み立て品。
3. 前記１次と２次の熱伝導結合部材（４、７）は、熱伝導樹脂ベースの合成物から作られていることを特徴とする、請求項２に記載のモータ組み立て品。
4. 前記磁石取り付け部分（１３）は、前記第１と第２の軸端部（１１１、１１２）の間の前記回転軸（１１）と一体に形成されており、前記磁石（１２）は前記磁石取り付け部分（１３）を囲むように構成されており、前記励磁可能なコア（３１）の半径方向内側に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のモータ組み立て品。
5. 前記収容室（２１０）から、そして前記筐体（２）の外へ熱を取り除くように冷却液を通過できるようにしている前記筐体壁（２１）内に配置されている熱交換溝（３７）をさらに特徴とする、請求項４に記載のモータ組み立て品。
6. 前記固定子組み立て品（３）は、前記固定子巻き線（３３）と前記筐体壁（２１）との間に配置されている第１と第２の熱伝導輪（３６）を有しており、前記第１と第２の熱伝導輪（３６）の各々は、前記熱交換溝（３７）を共に定めるように前記筐体壁（２１）に対向している外側の凹状表面（３６１）を有しており、前記筐体壁（２１）は、冷却液が前記熱交換溝（３７）に流入し、前記熱交換溝（３７）から流出するように前記熱交換溝（３７）と液体によって連通している冷却液入口（２１３）と冷却液出口（２１４）とを有していることを特徴とする、請求項５に記載のモータ組み立て品。
7. 前記熱交換溝（３７）は、前記第１と第２の周辺縁（２１１、２１２）の一方の中に形成されている冷却液入口（２１３）と冷却液出口（２１４）と、前記筐体壁（２１）内に形成されており、互いに交互の軸線方向に延びている複数の溝セグメント（３７１）と円周方向に延びている複数の溝セグメント（３７２）とを有している巻き線溝とを有していることを特徴とする、請求項５に記載のモータ組み立て品。
8. 前記第１と第２の周辺縁（２１１、２１２）の一方に取り付けられており、インペラ受け入れ空間（６２）を共に定めるように対応している前記第１と第２の端部壁（２３、２４）の対応している一方から離れており、複数の空気入口（６１）を有している外側シェルキャップ（６）と、前記インペラ受け入れ空間（６２）内に配置されており、冷たい空気を前記空気入口（６１）から前記インペラ受け入れ空間（６２）内に導入するように共に回転するように前記第１と第２の軸端部（１１１、１１２）の対応している一方に取り付けられているインペラ（５）と、をさらに特徴とする、請求項５に記載のモータ組み立て品。
9. 前記筐体（２）は、前記筐体壁（２１）上に配置されており前記軸線（Ｘ）を中心に角度方向に互いに離れている複数の放熱フィン（２６）を有していることを特徴とする、請求項８に記載のモータ組み立て品。
10. 前記筐体（２）は、前記磁石取り付け部分（１３）を支持して、前記励磁可能なコア（３１）を囲むように前記回転軸（１１）から半径方向にそして外向きに延びている支持キャリヤ部分（１４）をさらに有しており、前記固定子部分組み立て品（３）は、前記回転軸（１１）が相対的に回転できるようにするように構成されているハブ壁（２５）有しており、前記励磁可能なコア（３１）は前記ハブ壁（２５）に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載のモータ組み立て品。
11. 前記１次と２次の熱伝導結合部材（４、７）は、（ｉ）ポリマー樹脂マトリックスと、前記ポリマー樹脂マトリックス内に添加され、炭化ケイ素、アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、およびそれらの混合物からなるグループから選択される熱伝導材料とを有する熱伝導樹脂ベース合成物によって、前記第１と第２の間隔（３４、３５）と前記半径方向に延びている隙間（３８）とを埋めるステップと、（ｉｉ）前記熱伝導樹脂ベース合成物を硬化させるステップとを有する行程によって作られることを特徴とする、請求項３に記載のモータ組み立て品。

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