JP2017104011A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルから流路内の冷却流体へ、より効率よく熱を伝導させることができるモータおよび当該モータの製造方法の提供。
【解決手段】モータ１Ａは、ハウジング２１Ａ、ステータホルダ２２Ａ、ステータ２３Ａ、および冷却流体の流路２５Ａを有する。冷却流路２５Ａは、ハウジング２１Ａとステータホルダ２２Ａとの間に設けられている。ステータ２３Ａのコイル２３２Ａは、樹脂部２３３Ａに覆われている。コイル２３２Ａに生じた熱の一部は、ステータホルダ２２Ａのホルダ円筒部２２１Ａを介して、流路２５Ａ内の冷却流体に吸収される。また、コイル２３２Ａに生じた熱の他の一部は、樹脂部２３３Ａ、ステータホルダ２２Ａのホルダ平板部２２２Ａ、およびハウジング２１Ａを介して、流路２５Ａ内の冷却流体に吸収されるか、または、外気中に発散される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

モータを駆動させるために駆動電流を供給すると、モータ内のコイルが発熱する。このため、従来、モータのコイルから生じた熱を外部へ放出する技術が、種々提案されている。例えば、モータのハウジングに冷却水を流動させる通路を設け、コイルから生じる熱を、冷却水を介して外部へ放出する技術が知られている。

冷却水の通路を有する従来のモータについては、例えば、特開平８−３２２１７０号公報に記載されている。特開平８−３２２１７０号公報のモータは、固定子鉄心の周囲に位置するヨークに、冷却通路を有している（段落０００８、図１）。
特開平８−３２２１７０号公報

特開平８−３２２１７０号公報のモータでは、固定子巻線から生じた熱は、径方向外側へ伝導し、ヨークに伝わる（段落００１０）。そして、当該熱が、ヨークに設けられた冷却通路内の冷却水へ吸収される。

しかしながら、当該公報のモータでは、固定子巻線の径方向外側の位置に、冷却通路が設けられていない（図１）。そのため、固定子巻線から生じた熱は、径方向外側へ伝導した後、さらにヨーク内を軸方向に伝導して、冷却流路に達する。このような構造では、固定子巻線の発熱量が多くなると、固定子巻線から冷却通路へ十分に熱を伝導させることができない虞がある。

本発明の目的は、コイルから流路内の冷却流体へ、より効率よく熱を伝導させることができるモータおよび当該モータの製造方法を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、静止部と、回転部と、前記静止部に対して前記回転部を、上下に延びる中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構と、を有し、前記静止部は、前記軸受機構を支持する金属製のハウジングと、前記ハウジング内に配置される金属製のステータホルダと、前記ステータホルダに保持されるステータと、前記ハウジングと前記ステータホルダとの間に設けられた冷却流体の流路と、を有し、前記ステータは、前記中心軸を中心とする環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、前記ティースに巻かれた導線からなるコイルと、前記コイルを覆う樹脂部と、を有し、前記ハウジングは、前記ステータより径方向外側において、軸方向に延びる略円筒状のハウジング円筒部と、前記ステータより上側において、前記ハウジング円筒部から径方向内側へ広がり、前記軸受機構を支持するハウジング平板部と、を有し、前記ステータホルダは、前記ステータより径方向外側かつ前記ハウジング円筒部より径方向内側において、軸方向に延びる略円筒状のホルダ円筒部と、前記ステータより上側かつ前記ハウジング平板部より下側において、前記ホルダ円筒部から径方向内側へ広がるホルダ平板部と、を有しているモータである。

本願の例示的な第１発明によれば、コイルに生じた熱の一部は、ホルダ円筒部を介して、流路内の冷却流体に吸収される。また、コイルに生じた熱の他の一部は、樹脂部、ホルダ平板部、およびハウジングを介して、流路内の冷却流体に吸収されるか、または、外気中に発散される。このように、コイルと流路との間に複数の放熱経路を設けることにより、コイルから流路へ、効率よく熱を伝導させることができる。

図１は、第１実施形態に係るモータの縦断面図である。 図２は、第２実施形態に係るモータの縦断面図である。 図３は、第２実施形態に係るモータの部分断面図である。 図４は、第２実施形態に係るモータの製造の流れを示す図である。 図５は、第２実施形態に係る樹脂部の製造の流れを示す図である。 図６は、第２実施形態に係る樹脂部の製造過程の様子を示す図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。
また、本願では、軸方向を上下方向とし、ステータに対してハウジング平板部側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願では、径方向内側の端部および径方向外側の端部を、それぞれ、単に「内端部」および「外端部」と称する。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１Ａの縦断面図である。本実施形態のモータ１Ａは、ステータ２３Ａの径方向内側にロータ３２Ａが配置された、いわゆるインナーロータ型のモータである。図１に示すように、モータ１Ａは、静止部２Ａと、回転部３Ａと、軸受機構１１Ａとを有する。

静止部２Ａは、ハウジング２１Ａ、ステータホルダ２２Ａ、ステータ２３Ａ、カバー２４Ａ、および流路２５Ａを有する。

ハウジング２１Ａは、ステータホルダ２２Ａを保持する金属製の部材である。ハウジング２１Ａは、ハウジング円筒部２１１Ａおよびハウジング平板部２１２Ａを有する。ハウジング円筒部２１１Ａは、ステータ２３Ａより径方向外側に位置し、軸方向に延びる略円筒状である。ハウジング平板部２１２Ａは、ステータ２３Ａより上側に位置し、ハウジング円筒部２１１Ａから径方向内側へ広がっている。ハウジング２１Ａの下部の開口は、カバー２４Ａにより閉じられている。

ステータホルダ２２Ａは、ハウジング２１Ａ内に配置された金属製の部材である。ステータホルダ２２Ａは、ホルダ円筒部２２１Ａおよびホルダ平板部２２２Ａを有する。ホルダ円筒部２２１Ａは、ステータ２３Ａより径方向外側、かつ、ハウジング円筒部２１１Ａより径方向内側に位置し、軸方向に延びる略円筒状である。ホルダ平板部２２２Ａは、ステータ２３Ａより上側、かつ、ハウジング平板部２１２Ａより下側に位置し、ホルダ円筒部２２１Ａから径方向内側へ広がっている。

ステータ２３Ａは、ステータホルダ２２Ａに保持される電機子である。ステータ２３Ａは、ステータコア２３１Ａ、コイル２３２Ａ、および樹脂部２３３Ａを有する。ステータコア２３１Ａは、中心軸９Ａを中心とする環状のコアバック４１Ａと、コアバック４１Ａから径方向内側へ向けて延びる複数のティース４２Ａとを有する。コイル２３２Ａは、ティース４２Ａに巻かれた導線からなる。また、コイル２３２Ａは、樹脂部２３３Ａに覆われている。

回転部３Ａは、シャフト３１Ａおよびロータ３２Ａを有する。シャフト３１Ａは、上下に延びる中心軸９Ａに沿って延びている。ロータ３２Ａは、シャフト３１Ａの周囲に配置され、シャフト３１Ａに固定されている。

軸受機構１１Ａは、静止部２Ａに対して回転部３Ａを、中心軸９Ａを中心として回転可能に支持する。本実施形態の軸受機構１１Ａは、上軸受機構１１１Ａおよび下軸受機構１１２Ａからなる。上軸受機構１１１Ａは、ハウジング平板部２１２Ａに支持されている。下軸受機構１１２Ａは、カバー２４Ａに支持されている。また、シャフト３１Ａは、上軸受機構１１１Ａおよび下軸受機構１１２Ａにより、回転可能に支持されている。

流路２５Ａは、ハウジング２１Ａとステータホルダ２２Ａとの間に設けられている。モータ１Ａの駆動時には、流路２５Ａの内部に冷却流体が流動する。コイル２３２Ａに生じた熱の一部は、コイル２３２Ａの径方向外側に位置する樹脂部２３３Ａまたはステータコア２３１Ａを介して、ホルダ円筒部２２１Ａへ伝導する。そして、当該熱が、ホルダ円筒部２２１Ａから、流路２５Ａ内の冷却流体に吸収される。

流路２５Ａは、ハウジング円筒部２１１Ａとホルダ円筒部２２１Ａとの間に設けられている。また、ハウジング円筒部２１１Ａには、図示を省略した流入口および流出口が設けられている。流路２５Ａは、これらの流入口および流出口を、流路接続している。モータ１Ａの駆動時には、流入口から流路２５Ａを通って流出口へ、熱媒体となる冷却流体が流動する。冷却流体は、ハウジング２１Ａおよびステータホルダ２２Ａから熱を吸収する。冷却流体には、例えば水が使用される。ただし、水に代えて、オイルやエチレングリコールなどの他の液体や、空気等の気体を、冷却流体として用いてもよい。

また、図１に示すように、このモータ１Ａでは、ホルダ平板部２２２Ａの内端部が、コイル２３２Ａの内端部より径方向内側に位置する。そして、ホルダ平板部２２２Ａの下面と、樹脂部２３３Ａとが、互いの接触面積が最大となるように接触している。また、ホルダ平板部２２２Ａの上面と、ハウジング平板部２１２Ａの下面とが接触している。

このため、コイル２３２Ａに生じた熱の他の一部は、樹脂部２３３Ａおよびホルダ平板部２２２Ａを介して、ハウジング平板部２１２Ａへ伝導する。そして、当該熱が、ハウジング２１Ａから流路２５Ａ内の冷却流体に吸収されるか、または、外気中に発散される。

また、ステータホルダ２２Ａがホルダ平板部２２２Ａを有することで、樹脂部２３３Ａとステータホルダ２２Ａとの熱交換面積が広がる。したがって、コイル２３２Ａに生じた熱が、樹脂部２３３Ａを介してホルダ平板部２２２Ａへ、効率よく伝導する。なお、ホルダ平板部２２２Ａの内端部は、必ずしもコイル２３２Ａの内端部よりも径方向内側に位置する必要はない。ホルダ平板部２２２Ａの内端部は、少なくともコイル２３２Ａの外端部より径方向内側に位置していればよい。このようにすることで、コイル２３２Ａの少なくとも一部分の上方において、ホルダ平板部２２２Ａの下面と樹脂部２３３Ａとが接触する。したがって、コイル２３２Ａからホルダ平板部２２２Ａを介して流路２５Ａへ、効率よく熱を伝導させることができる。特に、コイル２３２Ａの内端部側に生じた熱を、コイル２３２Ａより径方向外側に位置する流路２５Ａへ、伝導させることができる。

このように、このモータ１Ａでは、コイル２３２Ａと流路２５Ａとの間に、複数の放熱経路が設けられ、十分な熱交換面積が確保されている。したがって、コイル２３２Ａから流路２５Ａへ、効率よく熱を伝導させることができる。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．モータの全体構成＞
続いて、本発明の第２実施形態について、説明する。図２は、第２実施形態に係るモータ１の縦断面図である。このモータ１は、例えば、自動車の駆動用メインモータとして用いられる。自動車のメインモータは、自動車に搭載されるモータの中でも、特に発熱が大きいため、本発明が有用である。ただし、本発明のモータ１は、自動車のパワーステアリングや冷却用ファンなどの駆動源として用いられるものであってもよい。また、本発明のモータ１は、ＯＡ機器、医療機器、産業用の大型設備等に搭載されるものであってもよい。

図２に示すように、モータ１は、静止部２と、回転部３と、軸受機構１１とを有する。

本実施形態の静止部２は、ハウジング２１、ステータホルダ２２、ステータ２３、カバー２４、および流路２５を有する。

ハウジング２１は、ステータホルダ２２、ステータ２３、および後述するロータ３２を内部に収容する筐体である。ハウジング２１は、例えば、アルミニウム等の金属により形成される。ハウジング２１は、ハウジング円筒部２１１およびハウジング平板部２１２を有する。ハウジング円筒部２１１は、ステータ２３より径方向外側において、略軸方向に延びる略円筒状である。ハウジング平板部２１２は、ハウジング円筒部２１１の上端から、径方向内側へ向けて広がっている。ハウジング平板部２１２は、ステータ２３の上側に配置されている。また、ハウジング平板部２１２は、その内端部付近において、後述する上軸受機構１１１を支持している。

ステータホルダ２２は、ハウジング２１内に配置されて、ステータ２３を保持している。ステータホルダ２２は、例えば、アルミニウム等の金属により形成される。ステータホルダ２２は、ホルダ円筒部２２１およびホルダ平板部２２２を有する。ホルダ円筒部２２１は、ステータ２３より径方向外側、かつ、ハウジング円筒部２１１より径方向内側に位置している。また、ホルダ円筒部２２１は、略軸方向に延びる円筒状である。ホルダ円筒部２２１の外周面には、流路２５を構成する流路溝２５１が設けられている。ホルダ平板部２２２は、ステータ２３より上側、かつ、ハウジング平板部２１２より下側に位置している。また、ホルダ平板部２２２は、ホルダ円筒部２２１の上端から、径方向内側へ向けて広がっている。

ステータ２３は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ２３は、ステータコア２３１、コイル２３２、および樹脂部２３３を有する。

ステータコア２３１は、電子鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア２３１は、中心軸９を中心とする環状のコアバック４１と、コアバック４１から径方向内側へ向けて延びる複数のティース４２とを有する。コアバック４１の外周面は、ホルダ円筒部２２１の内周面に固定されている。

コイル２３２は、ティース４２に巻かれた導線により構成される。本実施形態では、コイル２３２を構成する導線が、ティース４２の周囲に多層に配置されている。また、コイル２３２とティース４２との間には、絶縁紙が介在している。これにより、コイル２３２とティース４２との電気的短絡が、防止される。なお、絶縁紙に代えて、ティース４２の表面に絶縁塗装が施されていてもよい。また、コイル２３２とティース４２との間に、絶縁紙に代えて、樹脂製のインシュレータが介在していてもよい。

樹脂部２３３は、空気より熱伝導率が高く、かつ、絶縁材料である樹脂からなる。樹脂部２３３は、コイル２３２を覆っている。本実施形態の樹脂部２３３は、ステータホルダ２２の内部にステータコア２３１およびコイル２３２を配置した後、ステータホルダ２２内にモールド材を流し込むことにより、成型される。樹脂部２３３は、ホルダ平板部２２２の下面に接触する。樹脂部２３３は、コイル２３２とステータホルダ２２との間に介在し、両者が電気的に短絡することを、防止している。また、樹脂部２３３は、コイル２３２において発生した熱を、ステータホルダ２２へ伝導する。

カバー２４は、中央に円孔を有する略平板状の部材である。ハウジング２１の下部の開口は、カバー２４により閉じられている。本実施形態では、カバー２４は、締結部材であるねじ５１により、ハウジング２１に固定されている。また、カバー２４は、その略中央付近において、後述する下軸受機構１１２を支持している。

流路２５は、ハウジング円筒部２１１とホルダ円筒部２２１との間に設けられている。また、ハウジング円筒部２１１には、図示を省略した流入口および流出口が設けられている。流路２５は、これらの流入口および流出口を、流路接続している。モータ１の駆動時には、流入口から流路２５を通って流出口へ、熱媒体となる冷却流体が流動する。冷却流体は、ハウジング２１およびステータホルダ２２から熱を吸収する。冷却流体には、例えば水が使用される。ただし、水に代えて、オイルやエチレングリコールなどの他の液体や、空気等の気体を、冷却流体として用いてもよい。

流路２５は、ハウジング円筒部２１１とホルダ円筒部２２１との間において周方向に広がり、熱源となるコイル２３２を取り囲んでいる。これにより、コイル２３２から冷却流体への放熱効率が高められている。

特に、本実施形態の流路２５は、流路溝２５１が設けられたホルダ円筒部２２１の外周面と、ハウジング円筒部２１１の内周面との間に、形成されている。このため、ハウジング円筒部２１１側に流路溝を設ける場合と比べて、コイル２３２と流路２５との距離が近い。したがって、コイル２３２から流路２５内の冷却流体へ、より効率よく熱を伝導させることができる。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１およびロータ３２を有する。

シャフト３１は、上下に延びる中心軸９に沿って配置された柱状の部材である。シャフト３１は、軸受機構１１に支持されながら、中心軸９を中心として回転する。図２に示すように、シャフト３１の上端部は、ハウジング平板部２１２の上面より上方に突出している。シャフト３１の上端部は、例えば、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動部に連結される。

ロータ３２は、シャフト３１に固定されて、シャフト３１とともに回転する。ロータ３２は、例えば、電子鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。また、ロータ３２は、径方向外側へ向けて突出した複数のティースを有する。本実施形態のモータ１は、ロータ３２がマグネットを持たないスイッチト・リラクタンスモータ（Switched Reluctance Motor，ＳＲモータ）である。しかしながら、本発明のモータは、ロータがマグネットを持つＩＰＭモータまたはＳＰＭモータであってもよい。

軸受機構１１は、静止部２に対して回転部３を、中心軸９を中心として回転可能に支持する。軸受機構１１は、上軸受機構１１１および下軸受機構１１２からなる。上軸受機構１１１は、ロータ３２より上側において、シャフト３１を回転可能に支持する。下軸受機構１１２は、ロータ３２より下側において、シャフト３１を回転可能に支持する。

軸受機構１１には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受を使用してもよい。

このようなモータ１において、コイル２３２に駆動電流を供給すると、ステータコア２３１の複数のティース４２に、磁束が生じる。そして、ステータコア２３１のティース４２と、ロータ３２のティースとの間の磁気的吸引力により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

＜２−２．コイルに生じた熱の放出経路について＞
モータ１の駆動時には、コイル２３２への通電により、コイル２３２が発熱する。以下では、コイル２３２に生じた熱の放出経路について、説明する。

図３は、モータ１の部分断面図である。図３には、コイル２３２に生じた熱の放出経路が、破線矢印で示される。図３中に破線矢印Ａ１で示したように、コイル２３２に生じた熱の一部は、コイル２３２から径方向外側へ伝導する。すなわち、コイル２３２から樹脂部２３３およびホルダ円筒部２２１を介して流路２５へ伝導し、流路２５内の冷却流体に吸収される。

また、ホルダ平板部２２２の内端部は、コイル２３２の外端部より径方向内側に位置する。そして、樹脂部２３３が、ホルダ平板部２２２の下面とコイル２３２との双方に、接触している。また、ホルダ平板部２２２の上面と、ハウジング平板部２１２の下面とが接触している。このため、図３中に破線矢印Ａ２，Ａ３で示したように、コイル２３２に生じた熱の他の一部は、樹脂部２３３およびホルダ平板部２２２を介して、ハウジング平板部２１２へ伝導する。その後、当該熱のさらに一部が、破線矢印Ａ２のように、ハウジング平板部２１２からハウジング円筒部２１１を通って、流路２５内の冷却流体に吸収される。このように、本実施形態のモータ１では、コイル２３２と流路２５との間に複数の放熱経路が設けられている。このため、コイル２３２から流路２５へ、効率よく熱を伝導させることができる。

なお、ハウジング平板部２１２に伝導した熱の他の一部は、破線矢印Ａ３のように、ハウジング平板部２１２の上面から外気中へ放出される。ハウジング平板部２１２の上面に他の部品が取り付けられる場合、当該他の部品の熱伝導率が空気より大きければ、ハウジング平板部から当該他の部品への熱伝導の効率はさらに上がる。

ホルダ平板部２２２の内端部は、コイル２３２の内端部と同一の径方向位置、または、コイル２３２の内端部より径方向内側に位置することが、好ましい。そうすれば、コイル２３２の上面の全体が、ホルダ平板部２２２で覆われる。したがって、樹脂部２３３とホルダ平板部２２２の接触面積が大きくなり、コイル２３２に生じた熱を、樹脂部２３３を介してホルダ平板部２２２へより効率よく伝導できる。

特に、本実施形態では、ホルダ平板部２２２の内端部が、コイル２３２の上面において最もホルダ平板部２２に近い層（最も外側の層）に巻き付けられた導線の径方向内側の端部より、径方向内側に位置する。このため、コイル２３２とホルダ平板部２２２の軸方向の距離が最も小さくなる面積を最大限確保できる。その結果、コイル２３２が発生した熱を、ホルダ平板部２２２へ効率よく伝導できる。

図３に示すように、ハウジング平板部２１２の下面は、切削面６１、凹部６２、および環状溝６３を含んでいる。切削面６１は、切削により形成された精度のよい平面である。切削面６１は、ホルダ平板部２２２の上面に接触している。凹部６２は、切削面６１より径方向内側に位置し、切削面６１より上側へ凹んでいる。凹部６２は、切削面６１を切削加工する際の作業性を向上させるために、設けられている。すなわち、凹部６２があれば、切削時の加工面積が減る。したがって、ハウジング平板部２１２の下面のうち、切削面６１となる部分のみを切削することが容易となる。

環状溝６３は、切削面６１から上側へ向けて凹んだ、略円環状の穴である。環状溝６３には、エラストマーからなるＯリング５２が収容されている。Ｏリング５２は、ハウジング平板部２１２の下面と、ホルダ円筒部２２１またはホルダ平板部２２２の上面との間に介在する。これにより、流路２５内の冷却流体が、モータ１内のステータ２３より径方向内側の空間へ漏れ出すことが、抑制される。つまり、冷却流体を確実に流路２５の中に閉じ込めることができる。したがって、ホルダ平板部２２２からハウジング平板部２１２へ、より効率よく熱を伝導させることができる。また、冷却流体が水の場合、ステータ２３より径方向内側の空間への冷却流体の漏れ出しが抑制されることで、コイル２３２のショートや、ステータコア２３１またはロータ３２の防錆を図ることができる。

なお、Ｏリング５２は、流路２５の上端部より上側において、ハウジング円筒部２１１とホルダ円筒部２２１との間に介在していてもよい。

また、本実施形態では、ホルダ平板部２２２の上面も、切削面となっている。そして、ホルダ平板部２２２の当該上面と、ハウジング平板部２１２の切削面６１とが、接触している。このように、ハウジング平板部２１２の下面およびホルダ平板部２２２の上面は、それぞれの切削面が互いに軸方向に対向し、密着することが望ましいが、少なくとも、ハウジング平板部２１２の切削面６１の一部と、ホルダ平板部２２２の切削面の一部とが、接触していればよい。このようにすれば、精度の良い平面同士が接触するため、ハウジング平板部２１２とホルダ平板部２２２との微視的な接触面積が増加し、いわゆる密着状態となる。これにより、ホルダ平板部２２２からハウジング平板部２１２へ、より効率よく熱を伝導できる。

本実施形態では、ステータホルダ２２の軸方向の寸法、すなわち、ホルダ平板部２２２の上面からホルダ円筒部２２１の下端部までの寸法が、ハウジング円筒部２１１の軸方向の寸法、すなわち、切削面６１からハウジング円筒部２１１の下端部までの軸方向の寸法より、僅かに大きい。このため、ハウジング円筒部２１１に対してカバー２４をねじ留めすると、カバー２４の上面とホルダ円筒部２２１の下端部とが接触する。それにより、ホルダ平板部２２２の上面が、ハウジング平板部２１２の下面に押し付けられ、これらの面が互いに密着する。その結果、ホルダ平板部２２２からハウジング平板部２１２へ、より効率よく熱を伝導できる。

なお、ハウジング平板部２１２の下面とホルダ平板部２２２の上面とを密着させるために、ねじ留め以外の方法を用いてもよい。例えば、モータ１を軸垂直に配置し、モータ１自身の重量を利用して、ハウジング平板部２１２の下面とホルダ平板部２２２の上面とを密着させてもよい。

また、ホルダ平板部２２２がハウジング平板部２１２に押し付けられると、Ｏリング５２は、軸方向に押し潰される。これにより、ハウジング平板部２１２とホルダ平板部２２２との間において、Ｏリング５２のシール効果が高まる。すなわち、Ｏリング５２の径方向外側からＯリング５２の径方向内側へ、冷却流体が漏れることを、より抑制できる。

また、図３に示すように、本実施形態では、ホルダ平板部２２２の軸方向の厚さｄ２が、ホルダ円筒部２２１の径方向の厚さｄ１より、薄い。このため、厚さｄ２が厚さｄ１より厚い場合と比べて、ホルダ平板部２２２を介した熱の伝導が効率よく行われる。すなわち、樹脂部２３３からホルダ平板部２２２を介してハウジング平板部２１２へ、より効率よく熱を伝導させることができる。

また、本実施形態では、ハウジング平板部２１２の軸方向の厚さｄ３が、ホルダ平板部２２２の軸方向の厚さｄ２より、厚い。これにより、ハウジング平板部２１２を利用した破線矢印Ａ２の熱伝導経路が広くなり、より多くの熱をハウジング平板部２１２を介して冷却流体へ伝導させることができる。したがって、ホルダ平板部２２２からハウジング平板部２１２を介してハウジング円筒部２１１へ、より効率よく熱を伝導させることができる。

また、図３に示すように、本実施形態のホルダ円筒部２２１は、その上端部から径方向内側へ突出する突出部２２３を有する。突出部２２３は、ステータコア２３１より上側かつホルダ平板部２２２より下側に、位置している。これにより、コイル２３２の外端部と、ホルダ円筒部２２１との径方向の距離が、狭められている。また、突出部２２３があることにより、コイル２３２とホルダ円筒部２２１との間に介在する樹脂部２３３の体積が小さくなる。突出部２２３は、樹脂より熱伝導率が大きい金属で形成されている。このため、突出部２２３に相当する部位が樹脂により形成される場合と比較して、コイル２３２からホルダ円筒部２２１へ、より効率よく熱を伝導させることができる。

また、本実施形態では、ステータコア２３１の上面と、突出部２２３の下面とが、接触している。これにより、突出部２２３の下面を基準として、ステータホルダ２２に対してステータコア２３１が、軸方向に位置決めされている。その結果、コイル２３２の上面とホルダ平板部２２２の下面との軸方向の距離が、適切に定められる。したがって、コイル２３２とホルダ平板部２２２とのショートを防ぎつつ、コイル２３２からホルダ平板部２２２へ効率よく熱を伝導させることができる。また、ステータコア２３１と突出部２２３との間に、樹脂部２３３が介在しないため、コイル２３２とホルダ円筒部２２１との間の樹脂部２３３の体積が、より小さくなる。したがって、コイル２３２からホルダ円筒部２２１へ、さらに効率よく熱を伝導させることができる。

また、本実施形態では、ステータホルダ２２の突出部２２３の内径が、ステータコア２３１のコアバック４１の内径以上となっている。このため、突出部２２３が、隣り合うティース４２同士に挟まれた空間の上部の開口を塞がない。これにより、コイル２３２の占積率が向上し、モータ１がコンパクトになる。また、本実施形態では、突出部２２３の内周面と、ホルダ平板部２２２の下面とが、曲面を介して繋がっている。これにより、ステータホルダ２２が成形しやすくなる。

図２および図３に示すように、ハウジング平板部２１２は、上軸受機構１１１の外周面に接触している。また、上軸受機構１１１は、コイル２３２より径方向内側に位置する。一方、流路２５は、コイル２３２より径方向外側に位置する。本実施形態では、上軸受機構１１１の外周面とコイル２３２との径方向の距離ｄ４が、コイル２３２と流路２５との径方向の距離ｄ５より、長い。このため、コイル２３２に生じた熱は、上軸受機構１１１より流路２５へ伝導しやすい。したがって、コイル２３２に生じた熱を、流路２５内の冷却流体に、より効率よく吸収させることができる。また、コイル２３２に生じた熱が軸受機構１１１に伝導して、軸受機構１１１の寿命に悪影響が及ぶことを、抑制できる。

また、本実施形態では、流路２５の上端部が、ステータコア２３１の上面より上側に位置する。すなわち、コイル２３２と流路２５の一部分とが、径方向に重なっている。これにより、コイル２３２から流路２５までの距離が、短縮されている。したがって、コイル２３２に生じた熱を、流路２５内の冷却流体に、より効率よく吸収させることができる。

なお、コイル２３２からステータホルダ２２への熱伝導効率を高めるためには、コイル２３２とホルダ円筒部２２１との径方向の距離、および、コイル２３２とホルダ平板部２２２との軸方向の距離を、それぞれ接近させることが好ましい。しかしながら、これらの距離を接近させ過ぎると、コイル２３２とステータホルダ２２との間で、絶縁を保つことができなくなる。この点を考慮し、コイル２３２とホルダ円筒部２２１との径方向の距離、および、コイル２３２とホルダ平板部２２２との軸方向の距離は、それぞれ、公知規格に規定された最小絶縁距離以上とすることが好ましい。

＜２−３．モータの製造手順について＞
図４は、上述したモータ１の製造工程の一部分を示したフローチャートである。以下では、モータ１の製造工程のうち、ハウジング２１、ステータホルダ２２およびステータ２３の組み立て時の手順について、図４を参照しつつ、説明する。

図４の例では、まず、ステータホルダ２２にステータコア２３１を挿入する（ステップＳ１）。具体的には、加熱されたステータホルダ２２の下側から、ホルダ円筒部２２１の内側へ、ステータコア２３１を挿入する。そして、ステータホルダ２２の突出部２２３の下面に、ステータコア２３１の上面を接触させる。これにより、ステータホルダ２２に対してステータコア２３１を、軸方向に位置決めする。その後、ステータホルダ２２を冷却することにより、ステータホルダ２２とステータコア２３１とを、互いに固定する。

このように、本実施形態では、ステータホルダ２２とステータコア２３１とを、焼き嵌めにより固定する。ただし、ステータホルダ２２とステータコア２３１とは、圧入または接着により固定されていてもよい。

次に、ステータコア２３１の各ティース４２に、コイル２３２を取り付ける（ステップＳ２）。具体的には、ティース４２に絶縁紙を装着した後、予め環状に形成されたコイル２３２を、ティース４２に取り付ける。なお、ティース４２の表面に、絶縁紙に代えて絶縁塗装を施してもよい。また、ティース４２に、絶縁紙に代えて樹脂製のインシュレータを、取り付けてもよい。

なお、ステップＳ２におけるコイル２３２の取り付けは、ステップＳ１の前に行われてもよい。すなわち、コイル２３２が取り付けられたステータコア２３１を、ステータホルダ２２に挿入してもよい。

続いて、ステータコア２３１およびコイル２３２と、ステータホルダ２２との間に、モールド材を注入して固化させることにより、樹脂部２３３を成型する（ステップＳ３）。これにより、コイル２３２を樹脂部２３３で覆うとともに、ホルダ平板部２２２の下面に樹脂部２３３を密着させる。ステップＳ３の詳細については、後述する。

その後、ハウジング２１に、ステータ２３とともにステータホルダ２２を挿入する（ステップＳ４）。このとき、ハウジング２１には、上軸受機構１１１が取り付けられている。また、ハウジング平板部２１２の下面の環状溝６３には、Ｏリング５２が配置されている。

このように、本実施形態の製造方法では、ステップＳ３において樹脂部２３３を成型した後に、ステップＳ４においてハウジング２１にステータホルダ２２を挿入する。樹脂部２３３の成型時には、ハウジング２１および上軸受機構１１１が無いため、成型作業が容易となる。また、上軸受機構１１１の近傍に樹脂が付着する虞がない。また、ハウジング平板部２１２の下面の環状溝６３にＯリング５２が配置された状態で、ハウジング２１にステータホルダ２２を挿入できる。

＜２−４．樹脂部の成型手順＞
続いて、上述のステップＳ３における樹脂部２３３の成型手順について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、樹脂部２３３の成型手順を示したフローチャートである。図６は、樹脂部２３３の成型時の様子を示した図である。なお、図６では、本願における上下の定義に従う向きで、ステータコア２３１、コイル２３２、およびステータホルダ２２を描いているが、モールド材の注入時には、ステータコア２３１、コイル２３２、およびステータホルダ２２が、上下逆に配置される。

図５の例では、まず、ステータコア２３１およびコイル２３２が取り付けられたステータホルダ２２に、治具７を挿入する（ステップＳ３１）。図６に示すように、本実施形態の治具７は、略円柱状の第１治具７１と、板状の第２治具７２とからなる。第１治具７１の外径は、ステータコア２３１のティース４２の内径と略同一である。第１治具７１は、ティース４２の径方向内側に挿入される。これにより、ティース４２の径方向内側へのモールド材の回り込みが抑制される。また、第１治具７１の外周面により、樹脂部２３３の内端面が成型される。その結果、図３に示すように、ティース４２の内端部の径方向位置と、樹脂部２３３の内端部の径方向位置とが、略同一となる。

第２治具７２は、第１治具７１の周囲において、中心軸９に対して略垂直に広がっている。第２治具７２は、ホルダ平板部２２２の上面に配置される。これにより、ホルダ平板部２２２の内端部と、第１治具７１の外周面との間から、ホルダ平板部２２２の上側へモールド材が回り込むのを抑制する。なお、第２治具７２に代えて、ホルダ平板部２２２の内端部と第１治具７１の外周面との間にシール部材を配置することにより、モールド材の漏れ出しを防止してもよい。

次に、ステータコア２３１、コイル２３２、ステータホルダ２２、および治具７で囲まれた空間に、図６中に破線矢印で示したように、モールド材を注入する（ステップＳ３２）。モールド材には、例えば、エポキシ等の熱硬化性樹脂を使用するとよい。また、モールド材の注入時には、ステータコア２３１、コイル２３２、ステータホルダ２２、および治具７が配置された作業空間を減圧して、モールド材から気泡を除去することが好ましい。

続いて、ステータコア２３１、コイル２３２、ステータホルダ２２、および治具７を恒温槽内に配置して、モールド材を固化させる（ステップＳ３３）。これにより、樹脂部２３３が得られる。

その後、ステータホルダ２２、ステータ２３、および樹脂部２３３から、治具７を抜き取る（ステップＳ３４）。このようにすれば、複雑な形状の金型を用いることなく、治具７を挿入することで、容易に樹脂部２３３を成型できる。

なお、本実施形態では、ティース４２の内端部がホルダ平板部２２２の内端部よりも、径方向内側に位置する。このため、ステップＳ３１において、第１治具７１を、ホルダ平板部２２２に接触させることなく、ティース４２の径方向内側へ挿入することができる。これにより、第１治具７１を、ティース４２の径方向内側へ、容易に挿入することができる。

ただし、ティース４２の内端部の径方向位置と、ホルダ平板部２２２の内端部の径方向位置とは、略同一であってもよい。その場合、第１治具７１の外径と、ホルダ平板部２２２の内径とが、略同一となる。したがって、ホルダ平板部２２２の内端部と第１治具７１の外周面との間から、ホルダ平板部２２２の上側へ、モールド材が漏れることを抑制できる。これにより、第２治具７２を省略することが可能となる。この場合、第１治具７１は、エラストマー等の弾性力を有する材料で形成されることが好ましい。そうすれば、ホルダ平板部２２２の内端部と、第１治具７１の外周面との間から、ホルダ平板部２２２の上側へモールド材が漏れることを、より抑制できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述したステップＳ３２において、ステータホルダ内の気体をより効率よくモールド材に置換するために、ステータホルダに脱気用の貫通孔を設けてもよい。例えば、ホルダ平板部に、上下に貫通する貫通孔を設けてもよい。

また、上記の実施形態では、ハウジング平板部の下面と、ホルダ平板部の上面とが、ともに平面であった。しかしながら、ハウジング平板部の下面と、ホルダ平板部の上面とを、ともに凹凸面とし、当該凹凸面同士を接触させてもよい。そのようにすれば、ハウジング平板部とホルダ平板部との接触面積を増加させることができる。したがって、ホルダ平板部からハウジング平板部へ、より効率よく熱を伝導させることができる。

また、上記の実施形態では、ホルダ平板部の上面と、ハウジング平板部の下面とを、直接接触させていた。しかしながら、ホルダ平板部の上面とハウジング平板部の下面との間に、高熱伝導性シートや、高熱伝導性接着剤を介在させてもよい。

また、上記の実施形態では、ハウジングに対してカバーをねじ留めすることにより、ホルダ平板部をハウジング平板部に押し付けていた。しかしながら、他の方法で、ホルダ平板部をハウジング平板部に押し付けてもよい。例えば、ホルダ平板部とハウジング平板部とを、締結部材により直接締結することで、ホルダ平板部をハウジング平板部に押し付けてもよい。

また、上記の実施形態では、各部の厚さや距離の大小関係について規定したが、各部の厚さや距離は、上記の実施形態と相違していてもよい。また、各部材の細部の形状についても、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータおよびモータの製造方法に利用できる。

１，１Ａ モータ
２，２Ａ 静止部
３，３Ａ 回転部
７ 治具
９，９Ａ 中心軸
１１，１１Ａ 軸受機構
２１，２１Ａ ハウジング
２２，２２Ａ ステータホルダ
２３，２３Ａ ステータ
２４，２４Ａ カバー
２５，２５Ａ 流路
３１，３１Ａ シャフト
３２，３２Ａ ロータ
４１，４１Ａ コアバック
４２，４２Ａ ティース
５１ ねじ
５２ Ｏリング
６１ 切削面
６２ 凹部
６３ 環状溝
７１ 第１治具
７２ 第２治具
１１１，１１１Ａ 上軸受機構
１１２，１１２Ａ 下軸受機構
２１１，２１１Ａ ハウジング円筒部
２１２，２１２Ａ ハウジング平板部
２２１，２２１Ａ ホルダ円筒部
２２２，２２２Ａ ホルダ平板部
２２３ 突出部
２３１，２３１Ａ ステータコア
２３２，２３２Ａ コイル
２３３，２３３Ａ 樹脂部
２５１ 流路溝

Claims (19)

1. 静止部と、
   回転部と、
   前記静止部に対して前記回転部を、上下に延びる中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構と、
   を有し、
   前記静止部は、
   前記軸受機構を支持する金属製のハウジングと、
   前記ハウジング内に配置される金属製のステータホルダと、
   前記ステータホルダに保持されるステータと、
   前記ハウジングと前記ステータホルダとの間に設けられた冷却流体の流路と、
   を有し、
   前記ステータは、
   前記中心軸を中心とする環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向内側へ向けて延びる複数のティースをもつステータコアと、
   前記ティースに巻かれた導線からなるコイルと、
   前記コイルを覆う樹脂部と、
   を有し、
   前記ハウジングは、
   前記ステータより径方向外側において、軸方向に延びる略円筒状のハウジング円筒部と、
   前記ステータより上側において、前記ハウジング円筒部から径方向内側へ広がり、前記軸受機構を支持するハウジング平板部と、
   を有し、
   前記ステータホルダは、
   前記ステータより径方向外側かつ前記ハウジング円筒部より径方向内側において、軸方向に延びる略円筒状のホルダ円筒部と、
   前記ステータより上側かつ前記ハウジング平板部より下側において、前記ホルダ円筒部から径方向内側へ広がるホルダ平板部と、
   を有しているモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記ホルダ平板部は、締結部材を用いて前記ハウジング平板部に押し付けられているモータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータにおいて、
   前記コイルを構成する導線は、前記ティースの周囲に多層に巻き付けられ、
   前記ホルダ平板部の内端部は、前記コイルの上面において最も外側の層に巻き付けられた導線の径方向内側の端部より、径方向内側に位置するモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記ホルダ平板部の内端部は、前記コイルの内端部と同一の径方向位置、または、前記コイルの内端部より径方向内側に位置するモータ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載のモータにおいて、
   前記ハウジング平板部の下面および前記ホルダ平板部の上面は、それぞれ切削面を含み、
   少なくとも、前記ハウジング平板部の切削面の一部と、前記ホルダ平板部の切削面の一部とが、接触しているモータ。
6. 請求項５に記載のモータにおいて、
   前記ハウジング平板部の下面は、前記切削面より径方向内側に、上側へ向けて凹む凹部を有するモータ。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載のモータにおいて、
   前記ホルダ平板部の軸方向の厚さは、前記ホルダ円筒部の径方向の厚さより、薄いモータ。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載のモータにおいて、
   前記ハウジング平板部の軸方向の厚さは、前記ホルダ平板部の軸方向の厚さより、厚いモータ。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のモータにおいて、
   前記ハウジング平板部は、前記軸受機構の外周面に接触し、
   前記軸受機構は、前記コイルより径方向内側に位置し、
   前記流路は、前記コイルより径方向外側に位置し、
   前記外周面と前記コイルとの径方向の距離は、前記コイルと前記流路との径方向の距離より、長いモータ。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記ホルダ円筒部は、前記ステータコアより上側かつ前記ホルダ平板部より下側において、径方向内側へ突出する突出部を有し、
    前記ステータコアの上面と、前記突出部の下面とが、接触しているモータ。
11. 請求項１０に記載のモータにおいて、
    前記突出部の内径は、前記コアバックの内径以上であるモータ。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記ホルダ円筒部の内周面と、前記ホルダ平板部の下面とが、曲面を介して繋がっているモータ。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記流路は、前記ハウジング円筒部と前記ホルダ円筒部との間に設けられているモータ。
14. 請求項１３に記載のモータにおいて、
    前記流路は、前記ホルダ円筒部の外周面に設けられた流路溝と、前記ハウジング円筒部の内周面との間に形成されているモータ。
15. 請求項１３または請求項１４に記載のモータにおいて、
    前記流路の上端部は、前記ステータコアの上面より上側に位置するモータ。
16. 請求項１３から請求項１５までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記ハウジング平板部と前記ホルダ平板部との間、または、前記流路の上端部より上側における前記ハウジング円筒部と前記ホルダ円筒部との間に、Ｏリングが介在するモータ。
17. 請求項１６に記載のモータにおいて、
    前記ハウジング平板部の下面に環状溝が設けられ、
    前記Ｏリングが前記環状溝に収容されるモータ。
18. 請求項１から請求項１７までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記樹脂部の内端部および前記ティースの内端部は、前記ホルダ平板部の内端部より、径方向内側に位置するモータ。
19. 請求項１から請求項１８までのいずれかに記載のモータにおいて、
    前記ホルダ平板部の内端部は、前記コイルの外端部より径方向内側に位置し、
    前記ホルダ平板部の上面と、前記ハウジング平板部の下面とが接触し、
    前記樹脂部は、前記ホルダ平板部の下面に接触しているモータ。

Images