JP2021078302A - ブラシレスdcモータ、及びドラム回転装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インナーロータ型のブラシレスDCモータであって、軸方向に配置されるモータシャフトを有するロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、を備えるモータ部と、前記モータ部の駆動を行う電子部品を実装した回路基板と、前記モータシャフトと共に回転する複数の羽根を有する遠心翼であるインペラと、前記モータ部と前記回路基板と前記インペラとを収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、軸方向一方側から軸方向他方側に向けて前記ステータ、前記回路基板及び前記インペラの順に各構成を配置して収容する。
【選択図】図1
Description
<全体構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係るモータの斜視図である。
図2は、図1のモータ10を、Y軸と直交し中心軸Jを通る面で切断して示す断面図である。
本実施の形態において、モータ10は、ブラシレスDCモータである。モータ10は、軸方向に延びる中心軸Jに沿って配置されるモータシャフト41を有するロータ50と、ロータ50と径方向に隙間を介して対向するステータ40と、を備えるモータ部30と、モータ部30の駆動を行う電子部品81を実装した回路基板80と、モータシャフト41と一体で複数の羽根を有する遠心翼であるインペラ60と、モータ部30と回路基板80とインペラ60とを収容するモータハウジング21と、を備える。モータハウジング21は、軸方向一方側から軸方向他方側に向けてステータ40、回路基板80及びインペラ60の順に各構成を配置して収容する。モータ10は、単数のインペラ60を備える。
ケース部材22は、軸方向他方側の端部に台座部22bを備える。回路基板70の軸方向一方側の面は、台座部22bの軸方向他方側の端部に接する。爪部22aは、軸方向他方側の端部において、回路基板70の径方向外側の端部よりも径方向内側に位置する。このため、回路基板70の軸方向他方側の面は、爪部22aの軸方向他方側の端部に接する。これにより、回路基板70は、台座部22bと爪部22aとの間で固定される。回路基板70の径方向内側の端面である面70aは、モータシャフト41と隙間を介して対向している。面70aは、モータシャフト41と同軸の環状である。回路基板80は、ネジやボルト等の連結部材72によって回路基板70に固定される。回路基板80の径方向内側の端面である面80aは、モータシャフ41と隙間を介して対向している。面80aは、モータシャフト41と同軸の環状である。
インペラ60のベース部61は、径方向に広がる板状部材である。ベース部61はモータシャフ41が挿入される貫通孔61aを備える。インペラ60は、ベース部61の軸方向一方側の面から軸方向一方側へと延び、周方向に複数配置される羽根62を有する。複数の羽根62のそれぞれは、軸方向と平行な面を有する。複数の羽根62のそれぞれは、モータ10が回転したとき、回転により空気を径方向外側に送り出す形状である。インペラ60は、モータシャフ41とともに回転し、回転する複数の羽根62によって空気を径方向外側に送り出す。モータ10が−θ方向に回転する場合において、複数の羽根62それぞれの軸方向と平行な面の径方向外側は、径方向内側よりも周方向一方側(+θ側)に位置する。このようにインペラ60は、遠心翼として機能する。遠心翼の外周部は、流量が少ない場合でも強い乱流が発生しており、このため、電子部品81を効率よく冷却出来る。
本実施形態では、図4に示したインペラ60の代わりに図5のインペラ160を用いることが出来る。インペラ160は、ベース部160及び複数の羽根162を備える。インペラ160のベース部161は、モータシャフ41の径方向外側に配置される環状部材である。ベース部161はモータシャフ41が挿入される貫通孔161aを有する。インペラ160の複数の羽根162は、ベース部161の径方向外側の面から径方向外側へと延び、周方向に複数配置される。複数の羽根162のそれぞれは、軸方向と平行な面を有する。複数の羽根162のそれぞれは、回転により空気を径方向外側に送り出す形状である。
ステータ40は、環状のバックヨーク部43、及びバックヨーク部43から径方向内側に延びるアーム部44を周方向に複数備え、複数のアーム部44間に複数のスロット45を有する。コイル46は、複数のスロット45に挿入され、複数のアーム部44に巻き回される。吸気口である貫通孔22cは、スロット45と軸方向に対向し、軸方向に延びている。このため、貫通孔22cを通過した空気は、スロット45に挿入されたコイル46を効率よく冷却することが出来る。
モータ10は、回転させるアクチュエータとして用いることが出来る。モータ10は、円筒状のドラム内に収容された状態でドラムを回転させることが出来る。モータ10がドラムを回転させる動力伝達機構の一例について図7を参照して説明する。搬送ローラーは、ドラムの一例である。
次に、ブラシレスDCモータ10の作用・効果について説明する。
このため、遠心翼であるインペラによって空気を循環させる圧力を得ることが出来、ステータや回路基板による発熱が滞留してしまうことを防ぎ、放熱効率を向上することが出来る。
なお遠心翼とは、回転によって空気を径方向外側に送り出す形状の翼であり、高い圧力を得やすい。空気を循環させる十分な経路が得られない場合、遠心ファンによる高い圧力で、空気を循環させることで、効率よく冷却することが出来る。
このため、軸方向一方側から軸方向一他方側への空気の流れを生じさせ、ステータや回路基板による発熱が滞留してしまうことを防ぎ、放熱効率をより向上することが出来る。
このため、径方向外側への空気の流れを生じさせ、ステータや回路基板による発熱が滞留してしまうことを防ぎ、放熱効率をより向上することが出来る。
このため、吸気口から軸方向に流れる空気が、直接スロットに入るので、空気の流れの妨げにならない。また、スロットには、主な発熱体であるコイルがあり、コイルを効率よく冷却出来る。
このため、回路基板とモータシャフトとの間の隙間が通気口となって空気が流れやすくなり、放熱効率をより向上することが出来る。
このため、モータシャフトの軸回りで均等に通気口を確保することが出来、空気の流れの抵抗を低減することが出来る。またモータシャフトが貫通する孔を通気口として利用することが出来、回路基板の形状を単純にして製造工程を複雑化しないで済む。
このため、第1の軸受とステータとが近い、すなわち第1の軸受とロータとが近く、インペラと第2の軸受とが近く、モータシャフトの高速回転が可能なので、インペラを高速回転させることが出来、高い圧力が得られやすい。また、ロータと径方向に対向するステータと基板の結合後に、インペラを取り付けることが出来るので、組立性を向上することが出来る。
このため、インペラが単数であることで、部品点数を低減することが出来る。例えば、モータとインバータとを別々のファンで冷却する場合には、小型化が困難であり、モータの収容スペース及びインバータの収容スペースのそれぞれで熱がこもりやすくなる。
このため、回路基板が複数であることで、電子部品や配線の実装に必要な面積を確保することが出来る。
このため、径方向への排気が無く、径方向外側の周辺部品への影響を抑制出来る。例えば、搬送ローラー用のモータでは、径方向外側にはローラー、又は搬送物があり、径方向への排気は、それらに影響を与える可能性がある。
このため、複数の羽根の外周部は、流量が少なくても強い乱流が発生しているため、電子部品を効率よく冷却出来る。
このため、FETによる発熱が滞留してしまうことを防ぎ、放熱効率を向上することが出来る。
このため、搬送ローラーとしてのドラム回転装置において、発熱が滞留してしまうことを防ぎ、放熱効率を向上することが出来る。
21 ハウジング
30 モータ部
32 カバー部材
40 ステータ
41 モータシャフト
50 ロータ
60 インペラ
Claims (13)
- インナーロータ型のブラシレスDCモータであって、
軸方向に配置されるモータシャフトを有するロータと、
前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、
を備えるモータ部と、
前記モータ部の駆動を行う電子部品を実装した回路基板と、
前記モータシャフトと共に回転する複数の羽根を有する遠心翼であるインペラと、
前記モータ部と前記回路基板と前記インペラとを収容するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、軸方向一方側から軸方向他方側に向けて前記ステータ、前記回路基板及び前記インペラの順に各構成を配置して収容する、
ブラシレスDCモータ。 - 前記ハウジングは、
前記ステータよりも軸方向一方側に配置され、内部に空気を吸入する吸気口と、
前記インペラよりも軸方向他方側に配置され、内部から空気を排出する排気口と、を備える、
請求項1に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記インペラは、前記モータシャフトと同軸に固定された前記ロータの回転に伴って回転し、
前記複数の羽根のそれぞれは、軸方向と平行な面を有する、
請求項2に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記ステータは、環状のバックヨーク部と前記バックヨーク部から径方向内側に延びるアーム部を周方向に複数備え、前記複数のアーム部間に複数のスロットを有し、
前記吸気口は、前記スロットと軸方向に対向し、軸方向に延びている、
請求項2又は3に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記回路基板の径方向内側の端面は、前記モータシャフトと隙間を介して対向している、
請求項2から4のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記回路基板の径方向内側の端面は、前記モータシャフトと同軸の環状である、
請求項5に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記モータ部は、
前記モータシャフトを軸方向一方側で回転可能に支持する第1の軸受と、
前記モータシャフトを軸方向他方側で回転可能に支持する第2の軸受と、
を備え、
前記第1の軸受は、前記ステータよりも軸方向一方側に配置され、
前記第2の軸受は、前記インペラよりも軸方向他方側に配置される、
請求項2から6のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記インペラは、単数である、
請求項2から7のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記回路基板は、複数である、
請求項2から8のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記第2の軸受は、径方向外側から軸受ホルダで支持されており、
前記排気口は、前記軸受ホルダの径方向外側に配置されている、
請求項2から9のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記電子部品は、前記複数の羽根の外周部と軸方向で重なる位置に配置されている、
請求項2から10のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - 前記電子部品は、FETである、
請求項2から11のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータ。 - ドラムと、
前記ドラムを回転駆動する、請求項1から12のいずれか1項に記載のブラシレスDCモータと、
を備える、
ドラム回転装置。
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