(57)【要約】【課題】ＤＣブラシレスモータ等の小型高出力の電動モータを効果的に冷却させる冷却機構を提供する。【解決手段】モータハウジング４内の駆動軸９に冷却ファン２２、２５を一体に取り付け、モータハウジング４内に外気を吸入する開口２３、２７と、モータハウジング４内の冷却風をモータハウジング４の外へ排気させる開口２４、２６とを、コア１１毎に巻き線１２が巻かれ集中巻きに構成されたステーター２を挟んで駆動軸９方向に離隔して形成し、前記冷却ファン２２、２５によってモータハウジング４内に導入した空気を前記コア１１の巻き線１２の間に流動させ、モータの巻き線部を冷却空気によって直接冷却させる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターを一体に形成した駆動軸を収容しているモータハウジング内の前記駆動軸に冷却ファンを一体に取り付け、モータハウジング内に外気を吸入する開口と、モータハウジング内の冷却風をモータハウジングの外へ排気させる開口とを、コア毎に巻き線が巻かれ集中巻きに構成されたステーターを挟んで駆動軸に沿って互いに離隔して前記モータハウジングに形成し、前記冷却ファンによってモータハウジング内に導入した空気を前記コアの巻き線の間に流動させ、モータの巻き線部を冷却空気によって直接冷却させるようにしたことを特徴とする電動モータの冷却機構。
【請求項２】
ローターを一体に形成した駆動軸を収容しているモータハウジングの外部に冷却ファンを取り付けるとともに、該冷却ファンの近傍に吸引ファンを取り付け、モータハウジング内に外気を吸入する開口と、モータハウジング内の冷却風をモータハウジングの外へ排気させる開口とを、ステーターを挟んで駆動軸に沿って互いに離隔して前記モータハウジングに形成し、前記吸引ファンによってモータハウジング内の空気を前記ステーターに沿って流動させて前記冷却ファン側に排出させ、排出された空気を前記冷却ファンによってモータハウジングの外部表面に沿って流動させながら冷却することを特徴とする電動モータの冷却機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気圧縮機の圧縮機構を駆動する電動モータ等の特にＤＣブラシレスモータ等の小型電動モータの冷却機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータで圧縮機構のピストン等を駆動させるようにした空気圧縮機では、前記ピストンを収容しているシリンダを冷却するため、前記電動モータのハウジングから突出させた駆動軸の端部に冷却ファンを取り付けて、この冷却ファンによって生起される冷却風を前記圧縮機構のシリンダの周囲に流動させて圧縮機後部を冷却させるようにしている。この場合、上記圧縮機構を駆動している電動モータも巻き線に大きな電流が流れることによって発熱するため、前記冷却ファンの冷却風を電動モータのハウジングの外周面に流動させて冷却させるようにしている。しかしながら、インバータ制御にて駆動させているＤＣブラシレスモータ等の小型高出力の電動モータは小型であり、ハウジングの表面積が小さく形成されているため、ハウジングの外周面に冷却風を流動させるだけでは充分に冷却させることが困難である。
【０００３】
このような電動モータを冷却させる従来の技術として、モータハウジングの一端から突出させた駆動軸の端部に冷却ファンを取り付けて、モータの駆動によって冷却ファンによって冷却風を生起させるようにし、前記モータハウジングの一端側に開口を形成し、シリンダ部を冷却させる冷却風の一部を前記開口から圧縮機構の電動モータのハウジング内に導入させ、更にハウジングの他端側にも開口を形成して、前記一端側の開口から導入した冷却風をハウジング内の巻き線部分に流動させて電動モータを冷却させるようにした技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２３５４号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、圧縮機を冷却させる冷却ファンによって生起された冷却風をモータハウジングの端部に形成した開口に向けて流動させても、該開口からモータハウジング内に導入される冷却風の量は極めて少なく、更に、モータハウジング内で回転しているローターや巻き線を形成しているステーター等の抵抗によってモータハウジング内での冷却風の流動が充分に行われず、巻き線部分の効果的な冷却が行われない、特にＤＣブラシレスモータ等のインバータ制御のモータにおいてはモータハウジングの端部に配置されている原点検出用のセンサ部分が高温となってしまい誤作動が発生する虞があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術における問題点を解決して、ＤＣブラシレスモータ等の小型高出力の電動モータを効果的に冷却させることができるモータの冷却機構を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電動モータの冷却機構は、ローターを一体に形成した駆動軸を収容しているモータハウジング内の前記駆動軸に冷却ファンを一体に取り付け、モータハウジング内に外気を吸入する開口と、モータハウジング内の冷却風をモータハウジングの外へ排気させる開口とを、コア毎に巻き線が巻かれ集中巻きに構成されたステーターを挟んで駆動軸に沿って互いに離隔して前記モータハウジングに形成し、前記冷却ファンによってモータハウジング内に導入した空気を前記コアの巻き線の間に流動させ、モータの巻き線部を冷却空気によって直接冷却させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明の電動モータの冷却機構は、ローターを一体に形成した駆動軸を収容しているモータハウジングの外部に冷却ファンを取り付けるとともに、該冷却ファンの近傍に吸引ファンを取り付け、モータハウジング内に外気を吸入する開口と、モータハウジング内の冷却風をモータハウジングの外へ排気させる開口とを、ステーターを挟んで駆動軸に沿って互いに離隔して前記モータハウジングに形成し、前記吸引ファンによってモータハウジング内の空気を前記ステーターに沿って流動させて前記冷却ファン側に排出させ、排出された空気を前記冷却ファンによってモータハウジングの外部表面に沿って流動させながら冷却するように構成してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施例により発明の実施の形態を説明する。図１は圧縮機構部とこれを駆動する電動モータのハウジングが一体に形成された空気圧縮機の一部を横断して示す平面図であり、電動モータ１のステーター２とローター３を収容したモータハウジング４の一端側にクランク室５が一体に形成されており、モータハウジング４とクランク室５とが中央部に形成された隔壁６によって区画されている。前記モータハウジング４を画成している前記隔壁６とこの隔壁６と間隔を隔てた一端側に形成されている端壁７に装着された軸受け８によって、ローター３が一体に形成された駆動軸９が回転自在に支持されている。モータハウジング４の外周壁１０の内側に前記ステーター２が形成されており、該ステーター２を構成している巻き線１２が巻回されたコア１１が前記ローター３の外周に対向して配置されている。
【００１０】
この実施例による空気圧縮機では、大気を高圧まで２段圧縮するために２つの圧縮機構が形成されており、各段の圧縮機構を形成しているシリンダ１３がクランク室を形成しているモータハウジング４から水平方向に対向して配置され、各シリンダ１３内にピストン１４が摺動自在に収容されている。前記駆動軸９の一端が前記隔壁６を貫通してクランク室５まで延びて配置されており、クランク室５内の駆動軸９には偏芯回転板１５を介してコンロッド１６の一端が装着され、該コンロッド１６の他端が前記ピストン１４に連結され、駆動軸９の回転によって各ピストン１４がシリンダ１３内を往復作動して空気を圧縮するようになっている。
【００１１】
前記クランク室５の端部はカバー１７によって閉鎖されているが、前記駆動軸９の端部に取り付けられた連結軸１８が前記カバー１７を貫通してクランク室５の外側に配置されており、該連結軸１８に冷却ファン１９が取り付けられている。該冷却ファン１９によって前記シリンダ１３とこのシリンダ１３の端部に取り付けられるシリンダヘッドの外周面に冷却風を流動させてシリンダ１３とシリンダヘッドを冷却するようにしている。シリンダ１３とシリンダヘッドの外面には前記冷却風との接触面を広くして冷却効果を大きくさせるための冷却フィン２０が形成されている。
【００１２】
図２に示すようにモータハウジング４内に形成されている電動モータは、ローター３の外周面と対向するようにモータハウジング４の内壁面から内側に向けて形成されている複数のコア１１毎に巻き線１２が巻回されている集中巻きタイプのステーター２として形成されており、図２及び図３に示すように各コア１１の間に軸方向に沿った間隙２１が形成されているものである。
【００１３】
前記駆動軸９の圧縮機構が形成されていない側には、モータハウジング４の内部に冷却風を生起させるための冷却ファン２２が取り付けられており、電動モータの駆動時に駆動軸９が回転することによって冷却ファン２２を一体に回転させるようにしている。更に前記冷却ファン２２と対向したモータハウジング４の端壁７にはモータハウジング４の内外を連通させた開口２３が形成されており、前記冷却ファン２２によってモータハウジング４の外側から冷却用の空気を吸入できるようにしている。更に、前記開口２３とステーター２を挟んで対向して形成されている隔壁６に近接した外周壁１０にはモータハウジング４内に導入した前記冷却用の空気をモータハウジング４内から排出するための開口２４が形成されている。
【００１４】
図４に示すように、この実施形態では冷却ファン２２は空気を駆動軸９に沿って流動させる軸流タイプのファンにより構成されており、駆動軸９が回転することにより冷却ファン２２が回転して前記端壁７に形成された開口２３から外気をモータハウジング４内に吸入し、モータハウジング４内に吸入した空気を前記ステーター２のコア１１に巻かれている巻き線１２の間に形成された隙間２１を経由させて隔壁６の近傍の外周壁１０に形成した開口２４からモータハウジング４の外へ排気させるようにしている。このように冷却風をコア１１の各巻き線１２の間に形成されている間隙２１内を流動させるようにしているので、巻き線１２に電流が流れることによって発熱する巻き線１２部を直接冷却することができ、モータの発熱を効果的に冷却できる。
【００１５】
前記冷却ファン２２による冷却風の流動方向を図４のように上記実施例とは逆に設定して、前記駆動軸９によって回転される冷却ファン２２によって、隔壁６の近傍の外周壁１０形成した開口２４から外気をモータハウジング４内へ吸入させ、吸入した冷却風をコア１１の巻き線１２の間に形成された隙間２１を経由させて流動させ、冷却ファン２２と対向したモータハウジング４の端壁７に形成した開口２３から排気させるようにしてもよい。また、開口２３をモータハウジング４とクランク室５とを区画している隔壁６に形成して、モータハウジング４内の冷却風をクランク室５へ排気させたり、またはクランク室５から冷却空気をモータハウジング４内へ吸入するようにしてもよい。
【００１６】
図５は本発明の別の実施形態を示すもので、この実施例では冷却ファン２５が半径方向に空気を流動させるシロッコファンにより構成されており、冷却風をモータハウジング４から排出させる開口２６がこの冷却ファン２５の外周側の外周壁に１０形成されており、コア１１の巻き線１２の隙間２１を経由して流動された冷却空気を冷却ファン２５により半径方向に向けて開口２６からハウジングの外へ排出させるようにしている。また、モータハウジング４内へ外気を導入する開口２７は冷却ファン２５を形成した端部と反対側の端部に形成されており、この実施例ではクランク室５とモータハウジング４を画成している隔壁６に軸方向に向けて開口２７が形成されており、クランク室５から冷却空気をモータハウジング４内へ導入するようにしている。
【００１７】
図６は本発明のさらに他の実施形態を示すもので、ローターを一体に形成した駆動軸を収容しているモータハウジングの外部に一体型のシロッコファンを取りつける。該シロッコファンは外側にモータハウジング外部から内側へ送風する冷却ファン２５を設け、内側にモータハウジング内部の熱を吸引する吸引ファン３２を設けた構成になっている。また、モータハウジング４には、外気を吸入する開口３０と、モータハウジング４内の冷却風をモータハウジング４の外へ排気させるモータハウジング側面の開口３１とが設けられている。これらの開口３０、３１はコア毎に巻き線が巻かれ集中巻きに構成されたステーター２を挟んだ位置に形成されている。なお、上記冷却ファン２５と吸引ファン３２の周囲はカバー（図示せず）で覆われ、冷却ファン２５によって送られた空気はカバーの内面に沿って図示されたように内側に向けて送風されるものである。
【００１８】
上記構成によれば、開口３０からモータハウジング４内にされた導入空気は吸引ファン３２によって開口３１から冷却ファン２５側に排出され、さらに排出された空気は冷却ファン２５によってモータハウジング４の外部表面に沿って流動し、モータハウジング４を冷却するのである。したがって、モータの内部と外部とを同時に冷却することができる。
【００１９】
なお、冷却ファンは図６のような一体型のシロッコファンに限定されない。図７に示すように、図５に図示した例において、モータハウジング４の内部に設けた吸引ファン３２の駆動軸９の端部（端壁７の外部）に軸流タイプの冷却ファン２２を取り付け、吸引ファン３２によってモータハウジング４内の空気を開口２６から排出し、排出された空気を冷却ファン２２によってモータハウジング４の外部表面に沿って流動させながら冷却するように構成してもよい。
また、冷却ファンと吸引ファンは互いに近傍位置に設けられていればよい。同軸に取りつける必要はない。
【００２０】
さらに、上記何れの実施例も、圧縮部を一体に形成した空気圧縮機のモータとして説明したが、本発明は圧縮機構部を一体に形成したモータまたは空気圧縮機用のモータに限定されることなく、一般の小型高出力のモータに適用できることは勿論である。
【００２１】
さらに、ここではモータの巻き線を集中巻きとしたが、複数のコアに巻き線が巻かれた分布巻きでもよい。分布巻きでも、巻き線の外部表面を冷却風が流動するため冷却することができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、モータハウジング内の駆動軸に冷却ファンを一体に取り付け、モータハウジング内に外気を吸入する開口と、モータハウジング内の冷却風をモータハウジングの外へ排気させる開口とをコア毎に巻き線が巻かれ集中巻きに構成されたステーターを挟んで駆動軸方向に離隔して形成しているので、モータが駆動される際に冷却ファンが回転して外気をモータハウジング内に吸入して、この空気がステーターの反対側に形成された開口から排気される過程で、前記集中巻きに形成されている各コアの巻き線の間に流動して巻き線を直接冷却するので、モータハウジングの表面積が小さく形成される小型高出力のモータを効果的に冷却することができる。
【００２３】
また、ＤＣブラシレスモータのようにインバータ制御用の原点検出センサを駆動軸の端部に形成したモータであっても、冷却ファンによってモータハウジング内に導入される外気によってセンサ部を効果的に冷却させることが可能となり、モータの発熱によりセンサ部の誤動作が防止できる。
【００２４】
さらに、吸引ファンによってモータハウジング内の空気をステーターに沿って流動させて排出させ、排出された空気を冷却ファンによってモータハウジングの外部表面に沿って流動させながら冷却することにより、モータの内部と外部とを同時に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる圧縮機を一体に形成したモータの横断平面図
【図２】図１と同じモータの縦断正面図
【図３】図２のモータのステーターを構成しているコアを示す（ａ）側面図、（ｂ）図３（ａ）におけるＡ−Ａ線上の断面図
【図４】図２における線Ｂ−Ｂ線上の断面図
【図５】本発明の別の例に係るモータの図４と同じ断面図
【図６】本発明の他の例に係るモータの要部の平面図
【図７】本発明のさらに別の例に係るモータの図５と同じ断面図
【符号の説明】
１  電動モータ
２  ステーター
３  ローター
４  モータハウジング
５  クランク室
６  隔壁
７  端壁
８  軸受け
９  駆動軸
１０  外周壁
１１  コア
１２  巻き線
１３  シリンダ
１４  ピストン
１５  偏芯回転板
１６  コンロッド
１７  カバー
１８  連結軸
１９、２０  冷却ファン
２１  間隙
２２、２５  冷却ファン
２３、２４、２６、２７、３０、３１  開口
３２  吸引ファン
【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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