(57)【要約】【課題】送風装置による送風を利用することなく、駆動回路部を送風により冷却できるようにする。【解決手段】モータ部３と駆動回路部５とを、同一のケース７内に収容して一体化する。モータ部３は、回転子２９の周囲にコイル３３を備えた固定子３１を有する。駆動回路部５は、半導体スイッチング素子３５，モータ回転軸１の回転角センサ３９、コンデンサ３７、制御回路素子４１を有する。モータ部３の回転子２９の外周には、軸方向に沿って傾斜する空気案内凹部２９ａを設ける。回転子２９の回転により、空気案内凹部２９ａが空気を巻き込み、ケース７内に空気流を発生させて、駆動回路部５を冷却する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、このモータ部を駆動する駆動回路部とを、同一のケース内に収容して一体化し、前記モータ部の回転軸に設けた回転子の外周部に、軸方向に沿って傾斜する空気案内凹部を設け、前記回転子の回転により前記空気案内凹部に沿って流れる空気流を発生させ、この空気流の下流側の前記ケース内流通路に、前記駆動回路部を配置したことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記駆動回路部は、スイッチング素子と、コンデンサと、前記回転軸の回転角センサと、制御回路素子とをそれぞれ有し、このうち冷却に必要な部品のみを、前記空気の流通路に配置したことを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記回転子の軸方向端部における前記空気案内凹部相互間の部位を、軸方向に突出させて、空気取込部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のモータ。
【請求項４】
前記駆動回路部を、前記回転軸の軸方向の延長方向に配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ。
【請求項５】
前記駆動回路部を、前記回転軸と交差する方向に、前記モータ部と並列となるよう配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ。
【請求項６】
前記駆動回路部を支持する支持部材を、前記ケースに対して連結部を介して取り付け、この連結部を前記空気の流通路に配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ部と、このモータ部を駆動する駆動回路部とを、同一のケース内に収容して一体化したモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ部と駆動回路部とを、同一のケース内に収容して一体化したモータとしては、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１０８４号公報
【０００４】
これは、電動送風機を用いた電気掃除機に関するもので、駆動回路部のスイッチング素子などの発熱部品を、電動送風機による送風の一部によって冷却している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来技術においては、そもそもモータを使用する機器自体が、電動送風機であり、この電動送風機による送風の一部を、駆動回路の冷却用として利用しているので、送風のために新たな送風装置を必要としない。
【０００６】
ところが、モータを使用する機器が、例えば自動車用である場合には、モータ駆動力の使用目的が従来例とは異なり、風流による冷却を行おうとするならば、送風装置を新たに設ける必要があり、モータの大型化を招く。
【０００７】
そこで、この発明は、送風装置による送風を利用することなく、駆動回路部を送風によって冷却できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、モータ部と、このモータ部を駆動する駆動回路部とを、同一のケース内に収容して一体化し、前記モータ部の回転軸に設けた回転子の外周部に、軸方向に沿って傾斜する空気案内凹部を設け、前記回転子の回転により前記空気案内凹部に沿って流れる空気流を発生させ、この空気流の下流側の前記ケース内流通路に、前記駆動回路部を配置した構成としてある。
【０００９】
【発明の効果】
この発明によれば、モータ部の回転により、回転子の外周部に設けた空気案内凹部に沿って流れる空気流を発生させ、この空気流によって駆動回路部を冷却するようにしたので、送風装置による送風を利用することなく、駆動回路部を送風によって冷却することができ、モータの大型化を回避することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わるモータの側面断面図で、図２はこのモータの外観形状を示す斜視図である。
【００１２】
上記したモータは、磁石を用いていない高温動作が可能なスイッチドリラクタンスモータであり、回転軸１を備えたモータ部３と、このモータ部３を駆動する駆動回路部５とを、同一のケース７内に収容して一体化している。
【００１３】
ケース７は、円筒部９と、円筒部９の軸方向両端の端板１１，１３とを有して全体として円筒形状を呈している。さらに、このケース７は前記したモータ部３と駆動回路部５とを仕切る隔壁１５を備えている。
【００１４】
上記したケース７の端板１１および隔壁１５の各中央部には、回転軸１の両端をそれぞれ回転支持する軸受部１７および１９を備えている。軸受部１７は、図１のＡ矢視図である図３に示すように、円周方向等間隔に４つ設けた連結アーム２１を介して端板１１と連結している。この連結アーム２１と、端板１１と、軸受部１７との間は、ケース７内に空気を導入する空気導入孔２３となる。
【００１５】
一方上記した隔壁１５側の軸受部１９は、図１のＢ−Ｂ断面図である図４に示すように、円周方向等間隔に４つ設けた連結アーム２５を介して隔壁１５と連結している。この連結アーム２５と、隔壁１５と、軸受部１９との間は、ケース７内に導入した空気を流通させる空気流通孔２７となる。
【００１６】
端板１１と隔壁１５との間の回転軸１には、回転子２９を固定してある。図５は、この回転子２９の図１中で右方向から見た図で、その外周部に、軸方向に沿って傾斜する空気案内凹部２９ａを、円周方向等間隔に４つ形成してある。上記した回転子２９は、回転軸１の周方向に沿って等間隔に４つの四角柱部２９ｂを軸方向に延長して形成し、この４つの四角柱部２９ｂを円周方向に所定角度捻ることで、上記した軸方向に沿って傾斜する空気案内凹部２９ａを、四角柱部２９ｂ相互間に形成する。
【００１７】
上記した回転子２９の外周側のケース７の内面には、固定子３１を円周方向等間隔に６つ設けてある。各固定子３１には、コイル３３をそれぞれ巻き付けてあり、各コイル３３の互いに対向するもの同士を、図１のＣ−Ｃ断面図である図６に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とし、回転子４極、固定子６個の３相モータを構成する。
【００１８】
次に、駆動回路部５について説明する。駆動回路部５は、高温動作可能な半導体（例えばＳｉＣ）スイッチング素子３５と、コンデンサ３７と、回転軸１の回転角を検出する回転角センサ３９と、制御回路素子４１とから構成してある。
【００１９】
前記した隔壁１５と端板１３との間の端板１３近傍には、支持部材としての駆動回路部支持板４３を配置してある。この駆動回路部支持板４３には、上記した駆動回路部５のうち、冷却が必要なコンデンサ３７，回転角センサ３９および制御回路素子４１を取り付けてある。半導体スイッチング素子３５は、隔壁１５の駆動回路部支持板４３に対向する面に取り付けてある。
【００２０】
回転角センサ３９は、上記した駆動回路部支持板４３の中心部に取り付けてあり、回転軸１に対して非接触としてある。
【００２１】
上記した駆動回路部支持板４３は、図１のＤ−Ｄ断面図である図７に示すように、全体として円板状を呈し、その外周部が円周方向等間隔に４つ設けた連結部４５によってケース７の内周面に連結してある。
【００２２】
上記した連結部４５と、駆動回路部支持板４３と、ケース７との間は、ケース７内に導入した空気を流通させる空気流通孔４７となる。
【００２３】
さらに、ケース７の図１中で左側の端板１３には、図１のＥ矢視図である図８に示すように、外周側に円周方向等間隔に４つの外周空気排出孔４９を設けてある。この各４つの外周空気排出孔４９は、その円周方向中央位置に、前記した連結部４５が位置するよう形成してある。また、端板１３の中央部には、中央空気排出孔５１を形成してある。
【００２４】
次に、上記したモータの動作について述べる。モータ部３の固定子３１に巻かれた各コイル３３のＵ相−Ｖ相−Ｗ相の順にそれぞれに電流を流すと、これにより発生する磁束が回転子２９を引きつけ、この吸引力がモータを回転させる力となる。
【００２５】
各相の励磁のタイミングは、回転子３１の位置を回転角センサ３９が検知し、この検知結果に基づいて制御回路素子４１が制御する。
【００２６】
このモータは、前述したように磁石を用いない高温で動作することが可能なスイッチドリラクタンスモータであり、半導体スイッチング素子３５も高温動作可能としてある。したがって、これらモータ部３および半導体スイッチング素子３５の冷却については、ケース７からの自然空冷で実現することが可能である。
【００２７】
しかしながら、コンデンサ３７、回転角センサ３９、制御回路素子４１の動作可能温度は、前記モータ部３および半導体スイッチング素子３５よりも低く、冷却が必要となる。
【００２８】
次に、本実施形態おける冷却動作を説明する。
【００２９】
モータを起動し、回転軸１を、回転子２９とともに図５中で矢印Ｆの方向へ回転させると、回転子２９に設けてある空気案内凹部２９ａが、図１中で右側の空気を巻き込み左方向へ流す空気流Ｇを発生させる。
【００３０】
この空気流Ｇは、端板１１の空気導入孔２３から導入するケース７外部の空気を含んでおり、このケース７内に導入した空気は、図１中で左方向へ流れる冷却風となる。
【００３１】
この冷却風は、モータ部３を経て隔壁１５の空気流通孔２７を通り、駆動回路部５を配置している領域に達する。駆動回路部５の配置領域に達した冷却風は、この冷却風の流れ方向前方に位置するコンデンサ３７、回転角センサ３９および制御回路素子４１を冷却する。
【００３２】
すなわち、上記した駆動回路部５を構成するコンデンサ３７、回転角センサ３９および制御回路素子４１は、回転軸１の軸方向の延長方向に配置され、かつ空気案内凹部２９ａに沿って流れる空気の流通路に配置されていることになる。
【００３３】
駆動回路部５を冷却した冷却風は、図７に示した駆動回路部支持板４３の外周側の空気流通孔４７を通り、さらに図８に示した端板１３の外周空気排出孔４９および中央空気排出孔５１を経てケース７の外部へ排出される。
【００３４】
上記した第１の実施形態によれば、モータ部３の回転により、回転子２９に設けた空気案内凹部２９ａに沿って流れる空気流を発生させ、この空気流によって駆動回路部５を冷却するようにしたので、送風装置による送風を利用することなく、駆動回路部５を送風により冷却することができ、モータの大型化を回避することができる。
【００３５】
つまり、本実施形態によれば、スイッチドリアクタンスモータ（モータ部３）と高温動作デバイス（半導体スイッチング素子３５）とを組み合わせ、モータ部３と駆動回路部５とを、同一のケース７内に収容して一体化したシステムを実現する際、高温動作に耐えられない部分（コンデンサ３７、回転角センサ３９、制御回路素子４１）の冷却を、例えば専用の空冷ファンもしくは、専用の水冷系を設けるといったことなしに実現することが可能となり、システム全体の小型化を図ることができる。
【００３６】
また、ケース７内を流れる冷却風が、駆動回路部支持板４３の外周側の空気流通孔４７を通過する際には、連結部４５を冷却するので、ケース７の熱が駆動回路部５へ伝達しにくいものとなり、駆動回路部５の冷却効果がさらに向上する。
【００３７】
そして、ここでは、高温動作可能で冷却の必要がない半導体スイッチング素子３５を、隔壁１９に設けることで、スペース効率を上げることも可能となる。
【００３８】
なお、上記した連結部４５に断熱材を用いることで、ケース７の熱を駆動回路部５へさらに伝達しにくいものにでき、駆動回路部５の冷却効果をより一層高めることができる。
【００３９】
また、回転子２９に設けた空気案内凹部２９ａは、回転軸１の軸方向に沿って直線的に傾斜させているが、この形状に限定するものではなく、例えば、軸方向に沿って螺旋形状となるようにしてもよい。
【００４０】
図９は、この発明の第２の実施形態に係わるモータの側面断面図である。この第２の実施形態の前記図１に示した第１の実施形態との違いは、回転子５３における空気案内凹部５３ａ相互間の四角柱部５３ｂの軸方向両端部に、軸方向に突出する空気取込部となる突起５３ｃを設けた点である。
【００４１】
回転子５３に突起５３ｃを設けることで、空気案内凹部５３ａに空気を取り込みやすくなり、ケース７内の冷却風がより発生しやすくなって冷却性能が向上する。その他の構成は、前記した第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００４２】
図１０は、この発明の第３の実施形態を示すモータの斜視図、図１１は、モータの側面断面図である。
【００４３】
第３の実施形態の前記図１に示した第１の実施形態との違いは、回転角センサ３９を除いた駆動回路部５７、すなわち半導体スイッチング素子３５，コンデンサ３７および制御回路素子４１を、図１１中でモータ部５９の上部に配置した点である。
【００４４】
つまり、第３の実施形態は、駆動回路部５７を、モータの回転軸１と交差する方向に、モータ部５９と並列となるよう配置している。
【００４５】
上記したモータ部５９および駆動回路部５７を収容するケース６１は、図１０に示すように、モータ部５９を収容する下部を半円筒形状とし、駆動回路部５７を収容する上部を直方体形状としている。
【００４６】
そして、図１１中で右側の端板６３の上記半円筒形状部に対応する部位には、第１の実施形態と同様に、図１１のＫ矢視図である図１２に示すように、回転軸１の一方の端部を回転支持する軸受部６５を備えるとともに、軸受部６５と端板６３との間の空気導入孔６７を備えている。また、軸受部６５と端板６３とは、円周方向等間隔に４つ設けた連結部６９によって互いに連結してある。
【００４７】
モータ部５９は、ケース６１内で側部隔壁７１と上部隔壁７３とに囲まれた領域に収容してある。一方、駆動回路部５７の収容領域は、側部隔壁７１の図１１中で左側の側方領域７５と、上部隔壁７３の上方領域７７との屈曲する領域となる。
【００４８】
側部隔壁７１には、回転軸１の他方の端部を回転可能に支持する軸受部７９を設けてあり、軸受部７９と側部隔壁７１との間には、空気流通孔８１を設けてある。そして、軸受部７９と側部隔壁７１とは、円周方向等間隔に４つ設けた図示しない連結アームによって互いに連結してある。
【００４９】
上記した側方領域７５には、図１１のＨ−Ｈ断面図である図１３に示すように、ケース６１の図１３中で左右両側壁間を連結する連結部８３を設けてある。この連結部８３の中央には、支持部材としてのセンサ支持板８５を介して回転角センサ３９を取り付けてある。この回転角センサ３９は、第１の実施形態と同様に回転軸１に対して非接触となっている。
【００５０】
一方、上方領域７７には、図１１のＩ−Ｉ断面図である図１４および、図１４のＪ−Ｊ断面図である図１５に示すように、支持部材としての駆動回路部支持板８７を配置してあり、駆動回路部支持板８７は、図１５に示すように、図１５中でケース６１の左右両側壁に対して４本の連結部８９により連結している。
【００５１】
そして、上記した駆動回路部支持板８７には、図１１および図１４に示すように、その上面にコンデンサ３７を、同下面に制御回路素子４１を、それぞれ取り付けてある。また、上部隔壁７３上には、半導体スイッチング素子３５を取り付けてある。
【００５２】
また、上記した上方領域７７に対応する位置の端板６３には、ケース６１内の空気を外部に排出する空気排出孔９１を設けてある。この空気排出孔９１は、図１０および図１２に示すように、ケース６１の図１２中で左右幅方向ほぼ全域に形成するよう長方形状となっている。
【００５３】
なお、上記第３の実施形態においては、特に説明していない部分については、第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００５４】
この第３の実施形態においても、モータを起動し、回転子２９を回転させると、回転子２９に設けてある空気案内凹部２９ａが、図１１中で右側の空気を巻き込み、左方向へ流す空気流Ｇを発生させる。
【００５５】
この空気流Ｇは、端板６３の空気導入孔６５から導入するケース６１外部の空気を含んでおり、このケース６１内に導入した空気は、図１中で左方向へ流れる冷却風となる。この冷却風は、モータ部５９を経て側部隔壁７１の空気流通孔８１を通って側方領域７５に達する。
【００５６】
側方領域７５に達した冷却風は、この冷却風の流れ方向前方に位置する回転角センサ３９を冷却した後、上方領域７７に達し、ここでコンデンサ３７および制御回路素子４１を冷却し、空気排出孔９１から外部へ排出される。
【００５７】
すなわち、上記した駆動回路部５７を構成するコンデンサ３７、回転角センサ３９および制御回路素子４１は、空気案内凹部２９ａに沿って流れる空気の流通路に配置されていることになる。
【００５８】
上記した第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、モータ部５９の回転により、回転子２９に設けた空気案内凹部２９ａに沿って流れる空気流を発生させ、この空気流によって駆動回路部５７を冷却するので、送風装置による送風を利用することなく、駆動回路部５７を送風により冷却することができ、モータの大型化を回避することができる。
【００５９】
そして、この実施形態では、冷却風が側方領域７５を通過する際には、図１３に示してある連結部８３を冷却するので、ケース６１の熱が回転角センサ３９に伝達しにくくなる。また、冷却風が上方領域７７を通過する際には、図１４，図１５に示してある連結部８９を冷却するので、ケース６１の熱がコンデンサ３７および制御回路素子４１に伝達しにくいものとなる。この結果、駆動回路部５７の冷却効果がさらに向上する。
【００６０】
なお、上記した連結部８３および８９に、第１の実施形態と同様に断熱材を用いることで、ケース６１の熱を駆動回路部５７へさらに伝達しにくいものにでき、駆動回路部５７の冷却効果をより一層高めることができる。
【００６１】
さらに、この実施形態では、第１の実施の形態に比べ、モータ全体として回転軸１の軸方向の長さを短くすることが可能である。
【００６２】
なお、本実地形態においても、前記図９に示した第２の実施形態と同様に、回転子５３に突起５３ｃを設けることで、空気案内凹部５３ａに空気を取り込みやすくなり、冷却性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わるモータの側面断面図である。
【図２】図１のモータの外観形状を示す斜視図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１における回転子の軸方向から見た正面図である。
【図６】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】図１のＥ矢視図である。
【図９】この発明の第２の実施形態に係わるモータの側面断面図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態に係わるモータの外観形状を示す斜視図である。
【図１１】図１０のモータの側面断面図である。
【図１２】図１１のＫ矢視図である。
【図１３】図１１のＨ−Ｈ断面図である。
【図１４】図１１のＩ−Ｉ断面図である。
【図１５】図１４のＪ−Ｊ断面図である。
【符号の説明】
１  回転軸
３，５９  モータ部
５，５７  駆動回路部
７，６１  ケース
２９ａ，５３ａ  空気案内凹部
３５  半導体スイッチング素子
３７  コンデンサ
３９  回転角センサ
４１  制御回路素子
４３  駆動回路部支持板（支持部材）
４５，８３，８９  連結部
５３ｃ  突起（空気取込部）
８５  センサ支持板（支持部材）
８７  駆動回路部支持板（支持部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004159381.tif 000013
【図１２】
2004159381.tif 000014
【図１３】
2004159381.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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