JP7255622B2 - 電動機 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る電動機1の断面図である。本実施形態の電動機1は、例えば、空気調和機の室内機に搭載される送風ファンの回転駆動源に用いられる。
電動機1は、固定子鉄心21と、回転子3と、樹脂外郭10と、第1の軸受71と、第2の軸受81と、ヒートシンク4と、回路基板5とを備えている。
回転子3は、回転シャフト6に固定され、固定子鉄心2の内径側に配置される。
樹脂外郭10は、回転シャフト6の軸心Cに平行な方向(以下、軸方向ともいう)の一端に開口端部101を有する円筒形状である。
ヒートシンク4は、樹脂外郭10の開口端部101を覆うように配置される。
回路基板5は、樹脂外郭10とヒートシンク4とで覆われた内部空間に配置される。
回転子3は、環状の永久磁石部31と、回転子本体30とを有する。回転子本体30は、外周面と、内周面とを有する。回転子本体30の外周面には、永久磁石部31が固定される。回転子本体30の内周面には、回転シャフト6が固定される。これにより、回転子本体30と一体となって回転シャフト6が回転駆動する。
内周側鉄心34は、複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。内周側鉄心34の中心には、回転シャフト6が圧入やカシメなどによって固着されている。
固定子2は、円筒形状のヨーク部と同ヨーク部から内径側に延びる複数のティース部を有した固定子鉄心21と、ティース部に巻回された巻線(コイル)22と、を備えている。固定子鉄心21は、例えば複数枚の電磁鋼板等の軟磁性材料からなる板の積層体である。この固定子2(固定子鉄心21)の外周面は、樹脂外郭10で覆われている(図1参照)。固定子2は、回転子3の永久磁石部31が固定子2の固定子鉄心21に径方向に空隙(磁気ギャップ)を介して対向するように配置されている。
樹脂外郭10は、絶縁性の樹脂材料で構成される。図2は、電動機1における樹脂外郭10の斜視図であり、図2に示すように、軸方向の一端側(本実施形態では回転シャフト6の反出力端部61側)に開口端部101を有する中空円筒状に形成される。ここで、反出力端部61とは、回転シャフト6の出力端部62とは反対側の端部である。出力端部62とは、電動機1の負荷側(負荷に接続される側)の端部である。
上述のように、樹脂外郭10は、固定子2と一体成形される。樹脂外郭10を構成する樹脂材料は特に限定されず、例えばBMC(Bulk Molding Compound:不飽和ポリエステル樹脂)樹脂で形成される。
回路基板5は、配線基板50と、配線基板50の表面(回転シャフト6の反出力端部61側の面)に搭載された通電により発熱する電子部品51とを含む。回路基板5は、概ね円板形状であり、回路基板5の周縁部は、載置面9に支持され、例えば、接着、粘着、ネジ締結、はんだ付け等によって固定される。なお、回路基板5の周縁部に位置決め用の凸部を、そして樹脂外郭10の内周面10aに上記凸部と係合する位置決め用の凹部をそれぞれ設けてもよく、これにより回路基板5を周方向に位置決めした状態で載置面9に固定することができる。
また、樹脂外郭10の内周面10aに、回路基板5を収容する位置決め用の凹部104を部分的に設けてもよく、これによっても回路基板5を周方向に位置決めした状態で載置面9に固定することができる。
また、図2に示されるコイル22の端部221は、回路基板5に電気的に接続されるように形成され、回路基板5は、複数の位置決めピン9cにより載置面9上に位置決めされるとともに、回路基板5とコイルの端部221とのはんだ付けにより、載置面9上に固定される。
図1に示すように、第1の軸受71は、外輪711、内輪712、複数のボール713等を有するボールベアリングである。第2の軸受81は、外輪811、内輪812、ボール813等を有するボールベアリングである。
ヒートシンク4は、第1の軸受収容部41と、円板部42と、環状突出部43と、突起部44とを有する。ヒートシンク4は、樹脂外郭10の開口端部101に取り付けられ、固定される。ヒートシンク4は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料で形成される。ヒートシンク4は、円板部42と、環状突出部43と、突起部44とがそれぞれ一体に成形される。ヒートシンク4は、例えば、ダイカスト(鋳造)によって成型される。
以下、各部の詳細について説明する。
第1の軸受収容部41は、第1の軸受71を収容する。第1の軸受収容部41は、軸心Cを中心とする一端側が塞がれた円筒形状を有し、第1の軸受71を収容する。第1の軸受収容部41は、円板部42の中心孔40の内周縁部401の上面423側に形成されている。
円板部42は、軸方向位置決め部420を有する。図3(A)に示すように、軸方向位置決め部420は、円板部42の外周縁部422の背面424側に形成される。本実施形態において、外周縁部422とは、円板部42における、環状突出部43よりも外径側の領域である。
上述したように、環状突出部43は、径方向位置決め部430を有する。本実施形態では径方向位置決め部430は、樹脂外郭10の開口端部101の内周面に当接する環状突出部43の外周面に形成されている。すなわち、図1、図2、図3(A)に示すように、径方向位置決め部430は、樹脂外郭10の内周面10aに嵌合する円筒面を有する。
上述したように、突起部44は、環状突出部43よりも内径側に配置され、円板部42の背面424から軸方向における回路基板5側に向かって突出する。
図4(A)に示すように、電子部品51と突起部44との間には、電子部品51側から順に伝熱部材52と接着部材53が配置されている。
本実施形態では、突起部44と伝熱部材52との間に、接着部材53が設けられており、突起部44の対向面441は、伝熱部材52および接着部材53を介して電子部品51と熱的に接触する。なお、これに限らず、突起部44は、伝熱部材52に直接当接してもよい。
続いて、伝熱部材52の詳細について説明する。図4(B)に示すように、伝熱部材52は、軸方向から見て、電子部品51の全体を被覆できる大きさの概ね四角形状に形成される。伝熱部材52は、平面的に見て、伝熱部521、中間部522および周縁部523の3つの領域を有する。
上述のように、本実施形態のヒートシンク4は、樹脂外郭10の開口端部101と当接する軸方向位置決め部420と、樹脂外郭10の開口端部101の内周面に当接する径方向位置決め部430とを有する。このため、樹脂外郭10へのヒートシンク4の組み付けと同時に、樹脂外郭10に対してヒートシンク4が軸方向および径方向の双方向に位置決めされる。
上述のように本実施形態の伝熱部材52は、電子部品51と突起部44の対向面441とで挟持される伝熱部521と、伝熱部521の外側に設けられ軸方向から見て電子部品51の外周縁Lより外側に位置する周縁部523と、を有する。このため、伝熱部材52は、突起部44からみて電子部品51を上面側で覆っている。伝熱部材52が突起部44からみて電子部品51の上面側を覆っていることで、電子部品51のリード部511と突起部44との間の十分な絶縁距離(空間距離、沿面距離)を確保することができる。
空間距離Aは、電子部品51の金属部であるリード部511と突起部44との間の、空間を通る最短距離である。本実施形態では、空間距離Aは、リード部511から伝熱部材52の周縁部523までの一直線からなる距離と、伝熱部材52の周縁部523から突起部44までの一直線からなる距離との和である。また図5に示すように、沿面距離Bは、伝熱部材52表面に沿って測定した電子部品51の金属部であるリード部511と突起部44との間の最短距離である。本実施形態では、沿面距離Bは、リード部511から電子部品51の部品本体510、伝熱部材52、接着部材53の順に各表面に沿った突起部44までの距離である。
基礎絶縁とは、感電に対する基礎的な保護をする絶縁であり、動作電圧に応じた絶縁距離(沿面距離、空間距離)が要求される。
二重絶縁とは、基礎絶縁と付加絶縁の両方から成る絶縁である。付加絶縁とは、基礎絶縁が破壊した場合に感電に対する保護をするため、基礎絶縁に追加して施した独立の絶縁である。
強化絶縁とは、機械的、電気的に二重絶縁と同等に感電に対する保護を行なうことができる単一の絶縁である。
例えば、電子機器の安全規格の1つであるIEC(International Electro technical Commission)60335-2-40によると、クラスII機器の場合、過電圧カテゴリ:II、汚損度:3、材料グループ:IIIa、であるとき、規格値として、充電部と可触部の間の空間距離Aは3mm以上、沿面距離Bは12.6mm以上確保することが要求される。
図7(A),(B)は、本発明の第2の実施形態に係る電動機1Aの要部の断面図である。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
以上の各本実施形態では、ヒートシンク4,4Aの突起部44が一つの場合を記載したが勿論これに限られず、電子部品等に合わせて複数設けられてもよい。例えば、異なる高さの電子部品が2つ以上ある場合、それぞれの高さに合わせた突起部を複数設けてもよいし、2つの同じ高さの電子部品が近くにある場合、一つの突起部で2つの電子部品に突出するように形成されてもよい。
4,4A、4B…ヒートシンク(可触部)
10…樹脂外郭
101…開口端部
2…固定子
21…固定子鉄心
3…回転子
31…永久磁石部
32…外周側鉄心
33…絶縁部材
34…内周側鉄心
41…第1の軸受収容部
42,42A…円板部
43,43A…環状突出部
44、44A、44B…突起部
420,420A…軸方向位置決め部
430,430A…環状突出部
5…回路基板
51…電子部品(充電部)
52、52A…伝熱部材
511…リード部
523…周縁部
6…回転シャフト
C…軸心
L…電子部品の外周縁
Claims (8)
- 軸方向の一端側に開口端部を有する円筒状の樹脂外郭と、
前記樹脂外郭と一体的に形成されたコイルおよび固定子鉄心を備える固定子と、
前記固定子の内径側に配置された回転子と、
前記樹脂外郭の前記開口端部を覆うヒートシンクと、
前記樹脂外郭と前記ヒートシンクとで覆われた内部空間に配置され、電子部品を有する回路基板と、
前記ヒートシンクと前記電子部品との間に配置された電気絶縁性を有する伝熱部材と、
を備え、
前記ヒートシンクは、
前記樹脂外郭の前記開口端部と当接する円板部と、
前記円板部から前記回路基板に向かって突出する環状突出部と、
前記環状突出部よりも内径側に配置され、前記円板部から前記電子部品に向かって突出する突起部と、を有し、
前記突起部は、前記電子部品に対向する対向面を有し、
前記軸方向から見て、前記対向面の面積は、前記電子部品の面積よりも小さく、
前記伝熱部材は、前記電子部品と前記突起部とで挟持される伝熱部と、前記伝熱部の外側に設けられ前記軸方向から見て前記電子部品の外周縁より外側に位置する周縁部と、を有する
電動機。 - 請求項1に記載の電動機であって、
前記突起部の前記円板部からの突出高さは、前記環状突出部の前記円板部からの突出高さよりも大きい
電動機。 - 請求項1又は2に記載の電動機であって、
前記突起部は、前記突起部の前記軸方向に垂直な断面の面積が、前記円板部から前記電子部品に向かうにつれて小さくなる傾斜部または括れ部を有する
電動機。 - 請求項1~3のいずれか1つに記載の電動機であって、
前記軸方向から見て、前記ヒートシンクの前記対向面の全体が、前記電子部品の外周縁より内側に位置する
電動機。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載の電動機であって、
前記電子部品は、前記電子部品の外周縁を形成するリード部を含み、
前記伝熱部材の前記周縁部は、前記リード部と前記環状突出部との間の距離が最短距離となる経路上に位置する庇部を含む
電動機。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載の電動機であって、
前記電子部品は、部品本体と、前記部品本体の側面から延びるリード部とを有し、
前記ヒートシンクの前記突起部と、前記電子部品の前記リード部との間が、二重絶縁または強化絶縁されている
電動機。 - 請求項6に記載の電動機であって、
前記ヒートシンクの前記突起部と、前記電子部品の前記リード部とは、前記軸方向で互いに重ならない
電動機。 - 請求項1~7のいずれか1つに記載の電動機であって、
前記電動機は、前記ヒートシンクを接地するための保護アース線を備えないクラスII機器である
電動機。
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