(57)【要約】【課題】昇温を効果的に抑制することができるモータを提供する。【解決手段】モータ２１は、回転駆動される回転子２９を取り囲む金属製ハウジング２４と、ハウジング２４の軸線方向一方側に配置され、回転子２９に連結されて回転駆動されるファン５０と、ハウジング２４の下方側に間隔をあけて配置され、ハウジング２４に向いて延びる複数のフィン３３を有する放熱板３１と、放熱板３１のハウジング２４と反対側に配置され、電子回路部品３８が放熱板３１側に実装されると共に、電子回路部品３８が放熱板３１に接触または近接して実装されている配線基板４１とを備えている。【選択図】        図２
2004159464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子を備えた金属製のハウジングと、
前記ハウジングの外部であって、前記回転子に同軸に連結されて回転駆動されるファンと、
ハウジングの下方側に間隔をあけて配置された放熱板と、
前記放熱板の一方の面から前記ハウジングに向いて延びる複数のフィンと、
前記放熱板の他方の面側に間隔を開けて配された配線基板と、
前記配線基板に実装されると共に、前記放熱板に接触または近接している電子回路部品と、
を有する
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ハウジングの全周に亘って前記放熱板が配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記配線基板の下方側にリード線が接続されている
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】
前記放熱板と前記配線基板とをニードルピンとプッシュナットによって固定した
ことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のモータ。
【請求項５】
前記放熱板と前記配線基板との間にバネワッシャまたはサラバネを配した
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記モータが、ブラシレス直流モータである
ことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに関し、特に、モータの昇温を抑制する機能を有するモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなモータの昇温を抑制する技術に関する従来技術として放熱板を用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図９は、特許文献１のブラシレスモータの部分断面図である。
【０００４】
以下、図９を参照して、このブラシレスモータについて説明する。
【０００５】
ブラシレスモータは、ハウジング２で軸受け１３、１４を保持する。プレート１は、プリント基板９を保持しハウジング２をカシメ付けにより保持する。コア３は、絶縁層４を介して巻線５がほどこされステータを構成する。ネジ１０は、コア３を貫通しハウジング２に締め付けられてステータとハウジング２を圧接固定する。
【０００６】
ロータ軸６には、コア３の外周方向に空隙を介して配置したマグネットを接着保持したロータフレーム７が圧入固定され、更にハウジング２に外輪を保持された軸受け１３、１４の内輪に接着固定される。電子部品８は、放熱板１５にネジ１１により圧接固定されたプリント基板９に実装される。ファン１２はロータ軸６に固定する。
【０００７】
このようなブラシレスモータにおいて、巻線に流れる電流の大きさに比例して巻線が発熱し、発生した熱がコア３、ハウジング２を介してプレート１に伝導される。これに対し、ロータ軸６と一体で回転するファン１２による冷却風がハウジング２、プレート１を冷却し、巻線の温度上昇を防ぐようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０８−０３３２７９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１のブラシレスモータにおいて、コイルで発生する熱はプリント基板９に伝達され、或いはハウジング２やプリント基板９を介してプレート１に伝達される。このようなプレート１やプリント基板９がファン１２からの冷却風で冷却されて、コイルが冷却される。また、電子部品８で発生する熱も、前記と同様にプリント基板９やプレート１に伝達され、前述のように冷却される。
【００１０】
このとき、プレート１とプリント基板９との連結、プレート１とロータフレーム７との連結はハウジング２を介しており、ハウジング２を介する以外の箇所では、プレート１とプリント基板９との間、プレート１とロータフレーム７との間は空気層であり、ロータフレーム７やプリント基板９からプレート１への熱の伝達が不充分であり、電子回路８の冷却を十分に行うことが困難であるという問題点がある。
【００１１】
このような問題点は、電子回路８が、ブラシレスモータの回転駆動用のスイッチング回路としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いる場合、高出力を得るために比較的大きな電流を流す必要があり、ＦＥＴの昇温の程度が大きくなる。このような場合に上記問題点が更に顕著になる。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇温を効果的に抑制することができるモータを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、固定子と回転子を備えた金属製のハウジングと、前記ハウジングの外部であって、前記回転子に同軸に連結されて回転駆動されるファンと、ハウジングの下方側に間隔をあけて配置された放熱板と、前記放熱板の一方の面から前記ハウジングに向いて延びる複数のフィンと、前記放熱板の他方の面側に間隔を開けて配された配線基板と、前記配線基板に実装されると共に、前記放熱板に接触または近接している電子回路部品と、を有することを特徴とするモータである。
【００１４】
請求項２の発明は、前記ハウジングの全周に亘って前記放熱板が配置されていることを特徴とする請求項１記載のモータである。
【００１５】
請求項３の発明は、前記配線基板の下方側にリード線が接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のモータである。  請求項４の発明は、前記放熱板と前記配線基板とをニードルピンとプッシュナットによって固定したことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のモータである。
【００１６】
請求項５の発明は、前記放熱板と前記配線基板との間にバネワッシャまたはサラバネを配したことを特徴とする請求項４に記載のモータである。
【００１７】
請求項６の発明は、前記モータが、ブラシレス直流モータであることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のモータである。
【００１８】
【作  用】
請求項１記載の発明では、モータが回転駆動して電子回路部品が発熱した場合、電子回路部品からの熱は、電子回路部品から放散されると共に、電子回路部品が実装されている配線基板に伝達される。電子回路部品は放熱板に接触または近接しているので、電子回路部品からの熱は放熱板に伝達される。放熱板のフィンはハウジングに向かって延びている。ハウジング及びフィン、放熱板、配線基板は、ハウジングの軸線方向一方側に配置されているファンによる冷却風によって冷却される。
【００１９】
ここで、電子回路部品が放熱板に接触または近接しているので、電子回路部品からの熱は効果的に放熱板に伝達され、放熱板の熱はフィンによって効果的に冷却される。これにより、モータの昇温を効果的に抑制することができる。また、放熱板のフィンはハウジングに向かって延びているので、モータ内で発生した熱はフィンを介して放熱板に効果的に伝達され、この点でもモータの昇温を効果的に抑制することができる。
【００２０】
請求項２記載のモータの場合、ハウジングの全周に亘って前記放熱板が配置されているので、ハウジングから放熱板への熱の伝達が更に効果的に行われ、請求項１に関する作用効果を更に向上することができる。
【００２１】
請求項３記載のモータの場合、電子回路部品やハウジングから発生する熱が増大しても、リード線は配線基板の下方側に接続されているので、上記請求項１に関する作用効果を実現できると共に、リード線が上記熱の影響を受けて変質したり焼損したりする事態が防止される。
【００２２】
請求項４、５記載のモータの場合であると放熱板と配線基板とを相互にネジ止めなどする必要が解消されているので、両者の相互固定に要する部品点数と作業工数が削減される。
【００２３】
請求項６記載のモータの場合、これらの作用効果を、直流ブラシレスモータに対して実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
（第１実施例）
図１〜図４に本発明の第１実施例のブラシレス直流モータ（以下、モータ）２１を示す。
【００２６】
このモータ２１は、電動工具用モータ、産業機器用モータ、ラジコン用モータ、車載用モータに用いられるモータである。
【００２７】
図１は第１実施例のモータ２１の一部断面を示す正面図であり、図２は図１の右側面図であり、図３はモータ２１の底面図であり、図４はプッシュナットを示す図である。
【００２８】
以下、図１〜図４を参照して、本実施例のモータ２１の構成について説明する。
【００２９】
モータ２１は、リング状の固定子鉄心２２にコイル２３が巻回されており固定子２５を構成し、筒状の金属製のハウジング２４に収納されている。また、固定子２５の内周に回転子２９が配されている。
【００３０】
固定子２５の軸線方向一方側には、筒状のハウジング２４と一体に形成されたブラケット２６が配置されており、ブラケット２６には、軸受２７が嵌合される。また、軸線方向の反対側においても同様な軸受（図示せず）を備えている。そして、回転子２９の回転軸３０を回転自在に支持している。
【００３１】
ハウジング２４の中には、センサー基板３４が固定されており、センサー基板３４には、ホール素子などの電子回路素子３５などが取り付けられている。
【００３２】
ハウジング２４の下周面には、アルミニウム製の放熱板３１がネジ３２により固定されている。この放熱板３１の上面には、図２に示されるように、ハウジング２４に向かって延びる複数のフィン３３が一体に設けられている。放熱板３１の下面の両側部から下方に延びる一対の支持脚３６、３７が一体に形成されている。
【００３３】
支持脚３６の先端付近の内周部には、インバータ回路や電源回路などの比較的大電流が流れる電子回路素子３８が実装された配線基板であるパワー基板４１の外周縁部と係合するように、角状の段差部４２が形成されている。他方の支持脚３７の先端部付近には、パワー基板４１の外周縁部と係合するように、角状の段差部４３が形成されると共に、段差部４３との間でパワー基板４１を挟持する係合爪４４が一体に形成されている。
【００３４】
センサー基板３４とパワー基板４１とを電気的に接続するリード線５１が、センサー基板３４からパワー基板４１の下方側に設けられたコネクタ５２に連結される。また、固定子２５に駆動電力を供給するリード線５３が、パワー基板４１の下方側に設けられたコネクタ５４に連結される。さらに、パワー基板４１にはモータ２１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各駆動信号などが供給されるリード線５５、５６、５７が接続されている。
【００３５】
以下の説明で、パワー基板４１の支持脚３６近傍であって放熱板３１とパワー基板４１の相互連結に用いられる部位を第１固定部４５と称し、パワー基板４１の支持脚３７近傍であって放熱板３１とパワー基板４１の相互連結に用いられる部位を第２固定部４６と称する。
【００３６】
放熱板３１の前記第１固定部４５に対応する位置にはニードルピン４７の一端が圧入などの手段によって固定される。ニードルピン４７の先端はパワー基板４１を貫通して反対側に突出し、ニードルピン４７の先端にはプッシュナット４８が装着される。
【００３７】
プッシュナット４８は図４に示されるように、弾性を有する金属材料から略円板状に形成され、ニードルピン４７の径Ｄ１よりも小径の内径Ｄ２の挿通穴４９が形成されている。また、ニードルピン４７の径Ｄ１よりも大径の径Ｄ３の仮想円と挿通穴４９との間の円環状の部分には、周方向に沿った複数箇所で切り込みが形成され、複数の弾性片５０が形成されている。ニードルピン４７を弾性片５０を押し広げて挿通穴４９に圧入すると、弾性片５０のバネ力でニードルピン４７とプッシュナット４８とが相互に固定される。また、プッシュナット４８のバネ力はニードルピン４７の軸線方向にも作用するので、パワー基板４１は放熱板３１側に弾性的に付勢され、電子回路素子３８は放熱板３１に接触した状態を維持する。
【００３８】
一方、第２固定部４６においては、前述したように、支持脚３７の先端部付近の段差部４３にパワー基板４１の外周縁部が係合し、段差部４３と係合爪４４との間でパワー基板４１が挟持され固定される。また、回転軸３０の一端にはファン５０が固定される。
【００３９】
このようなモータ２１が駆動されると、ファン５０が回転することによる冷却風が発生し、ハウジング２４の周囲、放熱板３１のフィン３３の間、パワー基板４１の周囲を流れる。
【００４０】
このような構成を有するモータ２１においては、電子回路素子３８が放熱板３１に接触しているので、電子回路素子３１からの熱は効果的に放熱板３１に伝達され、放熱板３１の熱はフィン３３によって効果的に冷却される。これにより、モータ２１の昇温を効果的に抑制することができる。また、放熱板３１のフィン３３はハウジング２４に向かって延びているので、モータ２１内で発生した熱はフィン３３を介して放熱板３１に効果的に伝達され、この点でもモータ２１の昇温を効果的に抑制することができる。
【００４１】
また、モータ２１では、電子回路素子３８やハウジング２４から発生する熱が増大しても、リード線５５、５６、５７は、パワー基板４１の下方側に接続されているので、リード線５５〜５７が上記熱の影響を受けて変質したり焼損したりする事態が防止される。
【００４２】
また、モータ２１では、放熱板３１とパワー基板４１とがニードルピン４７とプッシュナット４８との組合せ、及び放熱板３１の支持脚３７の段差部４３、係合爪４４とパワー基板４１の外周部との係合関係とで相互に固定される。
【００４３】
従って、放熱板３１とパワー基板４１とを相互にネジ止めなどする必要が解消されているので、両者の相互固定に要する部品点数と作業工数が削減される。また、ニードルピン４７はネジや放熱板３１に形成される接続用ボスなどよりも格段に小径にできるので、パワー基板４１の回路配線において考慮すべき空きスペースを削減することができ、設計の自由度を向上することができる。また、両者の相互固定において、ネジ締め作業の場合に想定されるネジの締め過ぎによるパワー基板４１の破損などの事態が防止される。
【００４４】
（第２実施例）
図５は本発明の第２実施例のモータ２１ａの図２と同様な側面図である。
【００４５】
以下、図５を参照して、本実施例について説明する。
【００４６】
本実施例は、第１実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、第１実施例における放熱板３１をハウジング２４を外囲するように全周に亘って設け、フィン３３もハウジング２４の全周に亘って形成したものである。
【００４７】
このような実施例においても、前記第１実施例で説明した作用効果と同様な作用効果を実現できるのはあきらかであり、ハウジング２４から放熱板３１への熱の伝達が更に効果的に行われ、第１実施例で説明した作用効果を更に向上することができる。
【００４８】
（第３実施例）
図６は本発明の第３実施例のモータ２１ｂの一部を示す正面図である。
【００４９】
本実施例は第１実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例では、説明の簡単のために放熱板３１とパワー基板４１とに限定して説明するが、その他の構成も第１実施例と同様であるとする。
【００５０】
本実施例の特徴は、放熱板３１とパワー基板４１とを相互に接続する際に、第１実施例で説明した第１固定部４５における相互連結のための構成である支持脚３６、段差部４２、ニードルピン４７、プッシュナット４８を用いた連結用の構成を、第１固定部４５及び第２固定部４６のいずれにも用いるようにしたことである。
【００５１】
（第４実施例）
図７は本発明の第４実施例のモータ２１ｃの一部を示す正面図である。
【００５２】
本実施例は第３実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例では、説明の簡単のために放熱板３１とパワー基板４１とに限定して説明するが、その他の構成も第１実施例と同様であるとする。
【００５３】
本実施例の特徴は、放熱板３１とパワー基板４１とを相互に接続する際に、第１実施例で説明したプッシュナット４８とパワー基板４１との間に、バネワッシャ５８またはサラバネを用いるようにしたことである。
【００５４】
従って、本実施例では、前記第３実施例で説明した作用効果に加え、電子回路素子３８の冷却を特に図る必要がある場合、バネワッシャ５８を用いてパワー基板４１を放熱板３１側に弾発的に押圧している。これにより、電子回路素子３８は適切な圧力で放熱板３１に接触するようにでき、放熱作用を更に効果的に実現することができる。
【００５５】
（変形例）
上記各実施例において、放熱板３１とパワー基板４１とを接続するために用いられる機構の変形例として、図８に示される構成例を採用することができる。
【００５６】
図８は本構成例のモータ２１ｄの一部を示す正面図である。
【００５７】
本変形例は前記第１実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本変形例では、説明の簡単のために放熱板３１とパワー基板４１とに限定して説明するが、その他の構成も第１実施例と同様であるとする。
【００５８】
本変形例として、放熱板３１とパワー基板４１とを相互に接続する際に、ネジ５９でネジ止めする場合が含まれる。
【００５９】
また、それ以外に、放熱板３１と一体に形成され、パワー基板４１側に突出した係合部材６０を用いるようにしてもよい。係合部材６０は、径方向に収縮・膨張可能に弾性を有しており、外周にはパワー基板４１が嵌合する嵌合溝６１が形成されている。
【００６０】
このような変形例でも、前記各実施例の作用効果と同様な作用効果を実現することができる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、電子回路部品が放熱板に接触または近接しているので、電子回路部品からの熱は効果的に放熱板に伝達され、放熱板の熱はフィンによって効果的に冷却される。これにより、モータの昇温を効果的に抑制することができる。また、放熱板のフィンはハウジングに向かって延びているので、モータ内で発生した熱はフィンを介して放熱板に効果的に伝達され、この点でもモータの昇温を効果的に抑制することができる。
【００６２】
請求項２記載のモータの場合、ハウジングの全周に亘って前記放熱板が配置されているので、ハウジングから放熱板への熱の伝達が更に効果的に行われ、請求項１に関する作用効果を更に向上することができる。
【００６３】
請求項３記載のモータの場合、電子回路部品やハウジングから発生する熱が増大しても、リード線は配線基板の下方側に接続されているので、上記請求項１に関する作用効果を実現できると共に、リード線が上記熱の影響を受けて変質したり焼損したりする事態が防止される。
【００６４】
請求項４、５記載のモータの場合であると放熱板と配線基板とを相互にネジ止めなどする必要が解消されているので、両者の相互固定に要する部品点数と作業工数が削減される。
【００６５】
請求項６記載のモータの場合、これらの作用効果を、直流ブラシレスモータに対して実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のモータ２１の一部断面を示す正面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】モータ２１の底面図である。
【図４】プッシュナットを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例のモータ２１ａの図２と同様な側面図である。
【図６】本発明の第３実施例のモータ２１ｂの一部を示す正面図である。
【図７】本発明の第４実施例のモータ２１ｃの一部を示す正面図である。
【図８】本発明の変形例のモータ２１ｄの一部を示す正面図である。
【図９】従来技術のブラシレスモータの部分断面図であるである。
【符号の説明】
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  モータ
２４  ハウジング
２５  固定子
２６  ブラケット
２９  回転子
３０  回転軸
３８  電子回路素子
３１  放熱板
３２  ネジ
３３  フィン
３６、３７  支持脚
４１  パワー基板
４２、４３  段差部
４４  係合爪
４５、４６  固定部
４７  ニードルピン
４８  プッシュナット
４９  挿通穴
５０  ファン
５０  弾性片
５１、５３、５５、５６、５７  リード線
５８  バネワッシャ
５９  ネジ
６０  係合部材
６１  嵌合溝
Ｄ２  内径
Ｄ３  径
【図１】
2004159464.tif 000003
【図２】
2004159464.tif 000004
【図３】
2004159464.tif 000005
【図４】
2004159464.tif 000006
【図５】
2004159464.tif 000007
【図６】
2004159464.tif 000008
【図７】
2004159464.tif 000009
【図８】
2004159464.tif 000010
【図９】
2004159464.tif 000011