説明

ブラシレスモータの冷却構造

【課題】簡単な構造で外気の導入をしやすくし、これによりブラシレスモータの放熱の促進を図ることができるブラシレスモータの冷却構造を提案すること。
【解決手段】ステータ3内で回転するロータ2に一体に設けたモータ軸10の一端側に冷却用ファン7を取り付けている。ステータ3は、ステータ鉄心4と絶縁性部材5とコイル6とを備えてなる。ステータ鉄心4は、略円筒状の円筒部40と円筒部40の内周面41から突出した複数の歯部42とからなる。絶縁性部材5は、円筒部40の内周面41と軸方向端面43,44と歯部42とを被覆している。コイル6は、絶縁性部材5で被覆した各歯部42に巻き付けられている。この絶縁性部材5のうち、周方向に隣り合う各歯部42間の冷却用ファン7側とは反対側の軸方向端面43を被覆する箇所に、通風用凹部50を設けている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブラシレスモータを放熱するための冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、特許文献1等によって、ブラシレスモータを放熱するための冷却構造が提案されている。
【0003】
特許文献1のブラシレスモータでは、ステータ内で回転するロータにモータ軸が一体に設けられており、このモータ軸に取り付けた冷却用ファンによりステータ内に外気を導入することによって、ブラシレスモータの放熱を行う。
【0004】
ステータは、円筒状の円筒部と円筒部の内周面から突出する複数の歯部とからなるステータ鉄心と、円筒部の内周面と軸方向端面と歯部とを被覆する絶縁性部材と、この絶縁性部材で被覆された各歯部に巻きつけたコイルとで構成されている。
【0005】
このブラシレスモータでは、円筒部の内周面のうち、周方向に隣り合う各歯部間の部分に絶縁性部材で被覆しない露出部を設けることによって、冷却用ファンによる放熱の効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−54391号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上述のようにステータ鉄心の円筒部の内周面に絶縁性部材で被覆されていない露出部を設けると、絶縁性能が低下してしまうおそれがある。
【0008】
そこで、上記事情を鑑みて、本発明は、簡単な構造で外気の導入をしやすくし、これによりブラシレスモータの放熱の促進を図ることができるブラシレスモータの冷却構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を達成する本発明は、ステータ内で回転するロータにモータ軸を一体に設け、前記モータ軸の一端側に冷却用ファンを取り付けたブラシレスモータの冷却構造であって、前記ステータは、略円筒状の円筒部とこの円筒部の内周面から突出した複数の歯部とからなるステータ鉄心と、前記円筒部の前記内周面と軸方向端面と前記歯部とを被覆する絶縁性部材と、前記絶縁性部材で被覆した前記各歯部に巻き付けたコイルとを備えてなり、前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記冷却用ファン側とは反対側の前記軸方向端面を被覆する箇所に、通風用凹部を設けたことを特徴とする。
【0010】
また、前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記内周面を被覆する箇所に、前記円筒部の軸方向に沿って通風用溝部を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明のブラシレスモータの冷却構造は、簡単な構造で外気の導入をしやすくし、これによりブラシレスモータの放熱の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態のブラシレスモータを示し、(a)は正面図であり、(b)は回路基板と放熱部材と軸受とを省略した斜視図である。
【図2】同上のブラシレスモータを示す正面断面図である。
【図3】同上のブラシレスモータを示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0014】
本実施形態のブラシレスモータは、例えばインパクトドライバ等の電動工具の駆動源として好適に用いられる。
【0015】
ブラシレスモータ1は、図1(b)及び図2に示すように、ステータ3の内側にロータ2が配置されている。ロータ2は、略円柱状のロータ鉄心20と、ロータ鉄心20の径方向の中央部に挿通されて一体化されたモータ軸10と、ロータ鉄心20の内部に固定された4つのマグネット21とから構成される。ロータ鉄心20は、円形の薄鋼板を多数枚積層して形成される。4つのマグネット21は、図3に示すように、それぞれ互いに所定の間隔をあけて配置されている。モータ軸10はその両端部が軸受11によって回転自在に支持される。また、モータ軸10の一端側(図1(a)における左端側)には、モータ軸10の軸方向に沿った流れを発生させる冷却用ファン7がモータ軸10と一体となるように取り付けられている。本実施形態では、冷却用ファン7は、モータ軸10の他端側から一端側へと流れを発生させるが、その逆の流れを発生させてもかまわない。
【0016】
また、ステータ3の他端側(図1(a)における右側)には、回路基板8と放熱部材9が配置されている。放熱部材9は、ねじ等の固定具12によってステータ3に固定され、回路基板8は放熱部材9にねじ等によって固定されている。回路基板8は、図1(a)に示すように、ステータ3から軸方向に所定の隙間をおいた位置に配置されている。なお、放熱部材9は、ステータ3側に突出する脚部90と、ステータ3側とは反対側に突出する多数の放熱フィン91とを備える。この脚部90に固定具12が固定される。
【0017】
ステータ3は、図3に示すように、ステータ鉄心4と絶縁性部材5とコイル6とから構成される。ステータ鉄心4は、略円筒状の円筒部40と円筒部40の内周面41から径方向内側に向けて突出した複数(図では6つ)の歯部42からなる。6つの歯部42は、内周面41を周方向に6等分した位置に、それぞれ互いに所定の間隔をあけて配置される。そして、絶縁性部材5は、図1(b)及び図3に示すように、円筒部40の軸方向端面43,44と円筒部40の内周面41と複数の歯部42の先端面45を除いた部分を被覆している。絶縁性部材5で被覆された複数の歯部42には、それぞれコイル6が巻き付けられている。コイル6は、回路基板8によって通電が制御される。回路基板8には、ロータ2の磁極の位置を検出するための磁気センサ(図示せず)を備えており、この磁気センサの検出結果を元に、コイル6への通電制御を行い、ロータ2(モータ軸10)を回転させる。
【0018】
ステータ鉄心4は、薄鋼板が多数積層されて形成されている。ステータ鉄心4を構成する多数の薄鋼板はそれぞれ、四隅に位置合わせ用孔46を備えており、ここに固定具12を挿入することで一体化される。
【0019】
ステータ鉄心4を被覆する絶縁性部材5についてさらに詳しく説明する。
【0020】
絶縁性部材5は、ステータ鉄心4を電気的に絶縁するいわゆるインシュレータと呼ばれる合成樹脂製のものである。図1(b)に示すように、絶縁性部材5のうち円筒部40の他端側(回路基板8側)の軸方向端面43を被覆する箇所には、一端側(冷却用ファン7側)に凹んだ通風用凹部50が複数(本実施形態では6つ)形成されている。本実施形態では、この軸方向端面43を被覆する絶縁性部材5は、円環状をなしている。通風用凹部50は、この円環状の絶縁性部材5のうち、ステータ鉄心4の円筒部40の周方向に隣り合う各歯部42間の中央となる部分に配置されている。
【0021】
さらに、本実施形態では、図1(b)及び図3に示すように、絶縁性部材5のうち円筒部40の内周面41には、周方向に隣り合う各歯部42間の中央となる箇所に、円筒部40の径方向外側に凹んだ通風用溝部51が形成されている。通風用溝部51は、円筒部40の軸方向に沿って、円筒部40の全長に亘るように形成されている。本実施形態では、この通風用溝部51は6つ形成されており、それぞれ通風用凹部50に連続している。
【0022】
上述した本実施形態のブラシレスモータ1では、以下のようにして放熱が行われる。
【0023】
すなわち、回路基板8によって通電制御を行うことによって、ロータ2が回転する。このとき、ロータ2と共にモータ軸10が回転し、モータ軸10に一体に取り付けられた冷却用ファン7が回転して、モータ軸10に沿って回路基板8側から冷却用ファン7側へと流れる風が発生する。
【0024】
ここで、本実施形態では、ステータ鉄心4の軸方向端面43を覆う絶縁性部材5に、冷却用ファン7側に凹んだ通風用凹部50を形成しているため、この部分で、回路基板8とステータ3との間の外気が通過するための隙間が広くなる。そのため、この隙間からステータ3内に導入する外気の量を増大させることができる。そして、本実施形態では、この通風用凹部50を、周方向に隣り合う各歯部42間に位置させたことで、この周方向に隣り合う各歯部42間に形成される空気通路と通風用凹部50とが連続することとなり、スムーズに外気をこの空気通路へと導入することができる。このようにステータ3内に導入する外気の量を増大させるとともにスムーズに導入可能としたことで、ブラシレスモータ1の特に回路基板8の放熱を効率良く行うことができる。
【0025】
さらに本実施形態では、ステータ鉄心4の内周面41を覆う絶縁性部材5に、径方向外側に凹んだ通風用溝部51を、軸方向に沿って円筒部40の全長に亘るように設けているため、周方向に隣り合う各歯部42間の空気通路の流路面積を増大させることができる。これによりステータ3内に導入する外気量を増やすことができ、ブラシレスモータ1の特にコイル6の放熱を効率良く行うことができる。
【0026】
また、本実施形態では、この通風用凹部50と通風用溝部51とを連続して設けたことで、通風用凹部50から通風用溝部51へと外気をスムーズに導入できる。これによっても、ブラシレスモータ1の放熱の効率化を図ることができる。
【0027】
以上まとめると、本実施形態のブラシレスモータ1の冷却構造は、ステータ3内で回転するロータ2にモータ軸10が一体に設けられ、モータ軸10の一端側に冷却用ファン7が取り付けられている。ステータ3は、ステータ鉄心4と絶縁性部材5とコイル6とを備えてなる。ステータ鉄心4は、略円筒状の円筒部40と円筒部40の内周面41から突出した複数の歯部42とからなる。絶縁性部材5は、円筒部40の内周面41と軸方向端面43,44と歯部42とを被覆している。コイル6は、絶縁性部材5で被覆した各歯部42に巻き付けられている。この絶縁性部材5のうち、周方向に隣り合う各歯部42間の冷却用ファン7側とは反対側の軸方向端面43を被覆する箇所に、通風用凹部50を設けている。
【0028】
このように本実施形態では、絶縁性部材5のうち、冷却用ファン7側とは反対側の軸方向端面43を被覆する箇所に、通風用凹部50を設けることによって、この箇所における通過可能な空気量を増大させることができる。そして、この通風用凹部50を周方向に隣り合う各歯部42間に位置させることで、この各歯部42間に形成される空気通路とこの空気通路に連続する通風用凹部50とに、スムーズな流れで空気を通過させることができる。これにより、本願発明では、簡単な構造で外気の導入をしやすくして、これによりブラシレスモータ1の放熱を促進することができる。
【0029】
また、本実施形態のブラシレスモータ1の冷却構造は、絶縁性部材5のうち、周方向に隣り合う各歯部42間の内周面41を被覆する箇所に、円筒部40の軸方向に沿った通風用溝部51を設けている。
【0030】
このような構成とすることで、本実施形態では、周方向に隣り合う各歯部42間に形成される空気通路の流路面積を、通風用溝部51によって増大させることができる。そのため、円筒部40内側に導入可能な空気量を増大させて、ブラシレスモータ1の放熱を促進することができる。
【0031】
なお、他の実施形態として、ブラシレスモータ1は、通風用凹部50のみを備え、通風用溝部51を備えていないものであってもかまわない。また、ブラシレスモータ1は、通風用凹部50及び通風用溝部51を1〜5箇所設けたものであってもよい。
【0032】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【0033】
1 ブラシレスモータ
2 ロータ
3 ステータ
4 ステータ鉄心
5 絶縁性部材
6 コイル
7 冷却用ファン
10 モータ軸
40 円筒部
41 内周面
42 歯部
43 軸方向端面
44 軸方向端面
50 通風用凹部
51 通風用溝部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータ内で回転するロータにモータ軸を一体に設け、前記モータ軸の一端側に冷却用ファンを取り付けたブラシレスモータの冷却構造であって、
前記ステータは、略円筒状の円筒部とこの円筒部の内周面から突出した複数の歯部とからなるステータ鉄心と、前記円筒部の前記内周面と軸方向端面と前記歯部とを被覆する絶縁性部材と、前記絶縁性部材で被覆した前記各歯部に巻き付けたコイルとを備えてなり、
前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記冷却用ファン側とは反対側の前記軸方向端面を被覆する箇所に、通風用凹部を設けたことを特徴とするブラシレスモータの冷却構造。
【請求項2】
前記絶縁性部材のうち、周方向に隣り合う前記各歯部間の前記内周面を被覆する箇所に、前記円筒部の軸方向に沿って通風用溝部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの冷却構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−110841(P2013−110841A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−253565(P2011−253565)
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(509119153)パナソニックESパワーツール株式会社 (107)
【Fターム(参考)】