JP5402892B2 - 負荷駆動制御装置の放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、負荷駆動制御装置の放熱構造に関するものである。

従来、電動送風機において、ブロアモータと、ブロアモータの回転軸の先端側に支持されている送風ファンと、ブロアモータのハウジングの外周側に設けられたフランジ部と、ブロアモータを駆動する駆動電圧を出力する負荷駆動制御装置とを備えたものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２５４６７４号公報

上記特許文献１に記載のものでは、負荷駆動制御装置をフランジ部に搭載することにより、負荷駆動制御装置を送風ファンの軸方向に配置して、送風ファンから直接に吹かれる風により負荷駆動制御装置を冷却する構成としている。このため、ブロアモータが小型化してフランジ部が縮小化された場合には、負荷駆動制御装置をフランジ部に搭載することができなくなる。

本発明は上記点に鑑みて、負荷駆動制御装置をフランジ部以外に搭載するとともに、負荷駆動制御装置の冷却を可能にした負荷駆動制御装置の放熱構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、電動モータを駆動する負荷駆動制御装置から発生する熱を放熱する放熱構造であって、
前記電動モータは、ハウジングにロータを収納して構成されており、
前記負荷駆動制御装置が前記ハウジングの内側に固定され、前記ハウジングが前記負荷駆動制御装置から発生する熱を放熱する放熱器を構成していることを特徴とする。

この発明によれば、負荷駆動制御装置がハウジングの内側に固定されているので、ハウジングが大きな放熱面積を有する放熱器として機能し、ハウジングが負荷駆動制御装置からの熱を多く放熱することができる。したがって、負荷駆動制御装置をフランジ部に搭載しなくても、負荷駆動制御装置の冷却を可能にした負荷駆動制御装置の放熱構造を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の負荷駆動制御装置の放熱構造において、前記電動モータは、前記ロータの回転に伴ってその回転軸の軸方向から吸い込んだ空気により径方向外側にロータ風を発生するように構成されており、このロータ風により前記負荷駆動制御装置が冷却されるようになっていることを特徴とする。

この発明によれば、負荷駆動制御装置は、ロータ風により冷却されるので、負荷駆動制御装置からの熱を効率的に放熱することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の負荷駆動制御装置の放熱構造において、前記ハウジングの内周面に前記電動モータのステータを構成する第１、第２の永久磁石が配置されており、前記負荷駆動制御装置は、前記第１、第２の永久磁石の間の前記ハウジングの内周面に固定されていることを特徴とする。

この発明によれば、ハウジング内において空いたスペースを利用して負荷駆動制御装置を配置することができる。このため、負荷駆動制御装置を含む電動モータの体格の大型化を抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の負荷駆動制御装置の放熱構造において、前記ハウジングにおいて、内側に前記負荷駆動制御装置が固定された部位の外側に、冷却フィンが設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、ハウジングに設けられた冷却フィンにより、負荷駆動制御装置からの熱をより多く放熱することができる。

本発明の一実施形態における電動送風機の断面構成を示す図である。 図１中Ａ−Ａ断面図である。 図１の電動送風機の外形図である。 図１の負荷駆動制御装置の単体を示す図である。 本発明の一実施形態の第１変形例における電動送風機の断面構成を示す図である。 本発明の一実施形態の第２変形例における電動送風機の断面構成を示す図である。 図６のＡ矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。

図１、図２、図３に本発明に係る駆動装置の放熱構造が適用された電動送風機１の一実施形態を示す。図１は電動送風機１の部分断面図であり、図２は図１中Ａ−Ａ断面である。図３は電動送風機１の外形図である。

電動送風機１は、車載空調装置を構成するもので、図１に示すように、シロッコファン２、電動モータ３、および負荷駆動制御装置（駆動装置）４を備える。シロッコファン２は、そのボス部２ａによって電動モータ３の回転軸３ａの先端側に支持されている。シロッコファン２は、回転軸３ａの軸方向一方側（図中上側）から吸入する空気を回転軸３ａの径方向外側に吹き出す遠心式送風機である。
電動モータ３は、直流モータを構成するもので、図１および図２に示すように、ハウジング１０、およびロータ２０、ステータ３０を備える。

ハウジング１０は、図１に示すように、ハウジング本体１１と蓋部１２とから構成されているモータハウジングである。ハウジング本体１１は、円筒状に形成されている。ハウジング本体１１は、その軸線方向の一方側（図示上側）に開口し、かつ軸線方向の他方側（図示下側）に底部１１ａを有するものである。

ハウジング本体１１の内周面１１ｃには、図２に示すように、径方向外側（図中左側）に凹む凹部１３が設けられている。凹部１３の底面１３ａは、平面状に形成されて、後述するように負荷駆動制御装置４に接触する接触面を構成している。

ハウジング本体１１の外周面１１ｄのうち底面１３ａに対して径方向外側には、凹凸部を構成する冷却フィン１４が設けられている。冷却フィン１４は、図２および図３に示すように、複数の凹部１４ａと複数の凸部１４ｂとから構成されている。

凹部１４ａは、電動モータ３の回転軸３ａの軸方向（図３中上下方向）に亘って、底面１３ａ側（図３中紙面垂直方向奥側）に凹むように形成されている。凸部１４ｂは、電動モータ３の回転軸３ａの軸方向に亘って、底面１３ａと反対側（図３中紙面垂直方向手前側）に突出するように形成されている。複数の凹部１４ａと複数の凸部１４ｂとは、互いに交互になるように並べられている。本実施形態における冷却フィン１４は、８つの凸部１４ｂと７つの凹部１４ａとから構成されている。

ハウジング本体１１の外周面１１ｄには、図２に示すように、取付部１１ｅ、１１ｆが設けられている。取付部１１ｅ、１１ｆは、板部材であって、ハウジング本体１１の外周面１１ｄから径方向外側にそれぞれ突出するように形成されている。取付部１１ｅ、１１ｆには、それぞれ穴部１１ｇが形成されている。取付部１１ｅ、１１ｆは、電動モータ３を車載空調装置のケーシング（図示省略）に支持するためのエアコンユニット取付部を構成する。

図１の蓋部１２は、ハウジング本体１１の軸方向一方側（図１中上側）の開口部を覆うように設けられている。蓋部１２には、回転軸３ａを貫通させるための穴部１２ａが設けられている。

回転軸３ａは、図１に示すように、ハウジング１０内に配置されており、回転軸３ａは、その軸方向がハウジング本体１１の軸線方向に一致している。回転軸３ａはその軸方向一方側の先端側が、蓋部１２の穴部１２ａを通してハウジング１０の外側に突出している。回転軸３ａは、軸受け４ａ、４ｂにより回転自在に支持されている。軸受け４ａは、回転軸３ａの軸方向一方側（図示上側）に配置され、軸受け４ｂは回転軸３ａの軸方向他方側（図示下側）に配置されている。軸受け４ａは、蓋部１２の穴部１２ａに嵌め込まれて蓋部１２により支持され、軸受け４ｂは、ハウジング本体１１により支持されている。

ロータ２０は、図２に示すように、ロータコア２１を備える。ロータコア２１は、図２中の矢印Ｂの破断部分に示すように、筒部２３と、複数個の凸部２４とから構成されている。矢印Ｂの破断部分は、後述するようにロータコア２１に巻かれたコイル２６の一部を破いた状態を示している。筒部２３の中空部（図示省略）には回転軸３ａが嵌め込まれている。複数個の凸部２４は、筒部２３の軸線方向（図２中紙面垂直方向）に亘って、筒部２３から径方向外周側に突出するように形成されている。複数の凸部２４は、それぞれＴの字状に形成されている。複数個の凸部２４は、筒部２３の円周方向に並べられている。これにより、複数個の凸部２４のうち隣り合う２つの凸部２４には凹部２５が形成されていることになる。本実施形態のロータコア２１は、１３個の凸部２４と１２個の凹部２５とを有している。ロータコア２１の筒部２３には、コイル２６が各凹部２５内を通るように巻かれている。コイル２６は、後述するように、回転磁界を発生させるもので、その端部が整流子（図示省略）に接続されている。

ステータ３０は、永久磁石３０ａ、３０ｂから構成されている。永久磁石３０ａ、３０ｂは、図２に示すように、円弧状に形成されたもので、ハウジング本体１１の内周面１１ｃに配置されている。永久磁石３０ａ、３０ｂは、互いに、ロータ２０を介して対向するように配置されている。

負荷駆動制御装置４は、ＭＯＳＦＥＴ、および制御回路等から構成され、電源装置（図示省略）の出力電圧に基づき、電子制御装置（図示省略）からの指令にしたがって電動モータ３を駆動するための駆動電圧を出力する。これに加えて、負荷駆動制御装置４には、電源装置の出力電圧を安定化するための平滑回路が設けられている。

負荷駆動制御装置４は、ハウジング本体１１の内周面１１ｃにおいて、永久磁石３０ａに対して円周方向一方側（図２中反時計回り方向）で、かつ永久磁石３０ｂに対して円周方向他方側（図２中時計回り方向）に位置する。

本実施形態の負荷駆動制御装置４は、図４に示すように、長方形の板状に形成されたＩＣ本体４０とリード４１〜４５とから構成されたモールド型ＩＣである。ＩＣ本体４０は、図２に示すように、ハウジング本体１１の凹部１３内に配置されている。ＩＣ本体４０はその表面４２ｂをロータ２０側に向けて配置されている。ＩＣ本体４０はその裏面４２ａがハウジング本体１１の凹部１３の底面１３ａに向けて配置されている。ＩＣ本体４０の裏面４２ａがハウジング本体１１の凹部１３の底面１３ａに対して接着剤による接着により固定されている。

リード４１、４２、４３は、ＩＣ本体４０から回転軸３ａの軸方向一方側（図１中下側）に出るように形成されている。リード４１は、図１に示すように、Ｌ字状に形成されて、コネクタ５２において対応するＬ字状端子５２ａに接続されている。リード４２、４３は、リード４１と同様、Ｌ字状に形成されて、コネクタ５２において対応するＬ字状端子（図示省略）にそれぞれ接続されている。

リード４１は、バッテリ端子を構成するもので、コネクタ５２および電線５３を介して電源装置のプラス電極に接続されている。リード４３は、グランド端子を構成するもので、コネクタ５２および電線５３を介して電源装置のマイナス電極に接続されている。リード４２は、入力信号端子を構成するもので、コネクタ５２および電線５３を介して電子制御装置に接続されている。コネクタ５２は、ハウジング本体１１の底部１１ａの穴部に嵌め込まれている。

図４のリード４４、４５は、２つの中継端子（図１中に一方の中継端子４６のみ示す）を介してブラシ（図示省略）にそれぞれ接続されている。２つの中継端子はそれぞれＬ字状に形成されて、ハウジング１０に支持されている。ブラシは、ハウジング１０に支持されて、コンミテータ（整流子）５０（図１参照）に接触した状態で、負荷駆動制御装置４から出力される駆動電圧を整流子に与える。

次に本実施形態の作動について説明する。

まず、負荷駆動制御装置４が電源装置の出力電圧に基づいて駆動電圧を出力する。この駆動電圧がブラシを介して整流子に対して与えられると、ロータ２０のコイル２６には電流が流れる。このとき、コイル２６には、ステータにより生じる磁界と当該電流とに基づく回転力が発生する。これに伴い、ロータ２０が回転軸３ａを回転させる。このため、回転軸３ａがシロッコファン２を回転させる。

ここで、負荷駆動制御装置４が駆動電圧を出力する際に、熱を発生する。この熱はＩＣ本体４０の裏面４２から凹部１３の底面１３ａを通してハウジング１０に伝えられる。このため、ＩＣ本体４０からの熱はハウジング１０から放熱される。特に、ハウジング１０のハウジング本体１１のうち負荷駆動制御装置４に対して径方向外側に位置する冷却フィン１４からは多くの熱が放熱される。

これに加えて、ロータ２０が回転する際に複数個の凸部２４の回転に伴って、回転軸３ａの軸方向から吸い込んで径方向外側に空気の流れが発生する。この空気の流れは、ロータ風として負荷駆動制御装置４のＩＣ本体４０に吹き付けられる。

以上説明した本実施形態によれば、電動モータ３を駆動する負荷駆動制御装置４が、電動モータ３のハウジング本体１１の内周面１１ｃに配置されている。負荷駆動制御装置４から発生する熱はハウジング１０から放熱されるので、ハウジング１０は、大きな放熱面積を有する放熱器として機能することになる。すなわち、負荷駆動制御装置４をハウジング１０に直接搭載することで冷却効果を高めることができる。このため、本実施形態におけるフランジ部が縮小化された電動モータ３に対応した負荷駆動制御装置４の冷却が可能になる。

本実施形態の電動モータ３のハウジング本体１１のうち負荷駆動制御装置４に対して径方向外側には、複数個の凸部と複数個の凹部とからなる冷却フィン１４が設けられている。このため、負荷駆動制御装置４からの熱を放熱させる性能（すなわち、放熱性）を高めることができる。したがって、負荷駆動制御装置４を効率的に冷却することができる。

本実施形態では、電動モータ３のロータ２０が回転する際に複数個の凸部２４の回転に伴ってロータ風を負荷駆動制御装置４のＩＣ本体４０に吹き付けることができる。すなわち、ハウジング本体１１内側に負荷駆動制御装置４を搭載させることで、ロータ２０からの風による負荷駆動制御装置４の冷却が可能になる。
したがって、負荷駆動制御装置４をより一層効率的に冷却することができる。

本実施形態の負荷駆動制御装置４は、電動モータ３のハウジング１０のハウジング本体１１の内周面１１ｃにおいて、永久磁石３０ａに対して円周方向一方側で、かつ永久磁石３０ｂに対して円周方向他方側に位置する。したがって、ハウジング１０内において、空いたスペースを利用して負荷駆動制御装置４を配置することができる。このため、負荷駆動制御装置４を含む電動送風機１としてその体格の大型化を抑制することができる。

本実施形態では、冷却フィン１４をハウジング１０のハウジング本体１１に設けた例について説明したが、これに代えて、図５に示すようにしてもよい。図５では、冷却フィン１４および凹部１３を構成してこの凹部１３により負荷駆動制御装置４を支える支持部材１４Ａをハウジング本体１１とは別に設け、支持部材１４Ａがハウジング本体１１に設けられた穴部１１０を覆うように配置されている。

本実施形態では、ハウジング本体１１の内周面１１ｃに凹部１３を設け、この凹部１３にて負荷駆動制御装置４を支える例を示したが、これに代えて、図６、図７に示すように、負荷駆動制御装置４を配置してもよい。図６は、正面図であって、電動送風機１のハウジング本体１１内部を示している。図７は、図６中のＡ矢視図であって、底部１１ａ側からハウジング本体１１の内部を示す下面図である。

負荷駆動制御装置４はハウジング本体１１の底部１１ａの内表面１１ｈに配置されている。図６、図７に示す負荷駆動制御装置４のＩＣ本体４０は、回転軸３ａの軸方向から視て扇状（図７参照）に形成されている。リード４４、４５には、それぞれ、中継端子４４ａ、４５ａが接続されている。中継端子４４ａ、４５ａは、それぞれ、回転軸３ａの軸方向に延出するように形成されている。中継端子４４ａ、４５ａの先端側は、コンミテータ５０の近傍に位置するもので、ブラシ（図示省略）を介してコンミテータ５０にそれぞれ接続されている。

本実施形態では、電動モータ３として直流モータを用いた例を示したが、これに代えて、電動モータ３として交流モータを用いてもよい。この場合、負荷駆動制御装置４は電源装置の出力電圧に基づいて交流電流を交流モータに出力するインバータ回路を構成することになる。

本実施形態では、本発明に係る負荷駆動制御装置の放熱構造を電動送風機１に適用した例を示したが、負荷駆動制御装置４を電動モータ３のハウジング１０の内壁に配置してハウジング１０を負荷駆動制御装置４の放熱器として機能させるものであるならば、本発明に係る負荷駆動制御装置の放熱構造を如何なる装置に適用してもよい。

１ 電動送風機
２ シロッコファン
３ 電動モータ
３ａ 回転軸
４ 負荷駆動制御装置
１０ ハウジング
１１ ハウジング本体
１２ 蓋部
１４ 冷却フィン
１４ａ、１４ｂ 凸部
２０ ロータ
２１ ロータコア
２２ 中空部
２３ 筒部
２４ 凸部
２６ コイル
３０ ステータ

Claims (4)

1. 電動モータを駆動する負荷駆動制御装置から発生する熱を放熱する放熱構造であって、
   前記電動モータは、ハウジングにロータを収納して構成されており、
   前記負荷駆動制御装置が前記ハウジングの内側に固定され、前記ハウジングが前記負荷駆動制御装置から発生する熱を放熱する放熱器を構成していることを特徴とする負荷駆動制御装置の放熱構造。
2. 前記電動モータは、前記ロータの回転に伴ってその回転軸の軸方向から吸い込んだ空気により径方向外側にロータ風を発生するように構成されており、このロータ風により前記負荷駆動制御装置が冷却されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の負荷駆動制御装置の放熱構造。
3. 前記ハウジングの内周面に前記電動モータのステータを構成する第１、第２の永久磁石が配置されており、前記負荷駆動制御装置は、前記第１、第２の永久磁石の間の前記ハウジングの内周面に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の負荷駆動制御装置の放熱構造。
4. 前記ハウジングにおいて、内側に前記負荷駆動制御装置が固定された部位の外側に、冷却フィンが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の負荷駆動制御装置の放熱構造。

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