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公開番号2020205654
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201224
出願番号2019110748
出願日20190614
発明の名称回転電機
出願人KYB株式会社
代理人個人
主分類H02K 11/33 20160101AFI20201127BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】発熱素子に対するヒートシンクの放熱効果を高くする。
【解決手段】回転電機10では、回路基板70におけるヒートシンク60の第1接地部61及び第2接地部63に接地される部分が、非塗布部71として構成されており、非塗布部71には、レジストが塗布されていない。このため、レジストの膜厚バラツキの影響を受けることなく、回路基板70をヒートシンク60の第1接地部61及び第2接地部63に接地させることができる。これにより、回路基板70に実装されたFET74と、ヒートシンク60の第1放熱部65A、第2放熱部65B、及び第3放熱部65Cと、の間の隙間G2を、極力小さく設定することができる。このため、FET74によって発生した熱をヒートシンク60に効率よく伝達することができる。以上により、FET74に対するヒートシンク60の放熱効果を高くすることができる。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項1】
軸方向一方側端部が閉塞された有底筒状のハウジングを有するモータ部と、
前記ハウジングの開口部を閉塞すると共に、突状の接地部を有するヒートシンクと、
前記接地部に固定される共に、前記接地部に接地された部分がレジストを塗布していない非塗布部として構成されている基板と、
前記基板の前記ヒートシンクと対向する面に実装される発熱素子と、
前記ヒートシンクと前記発熱素子との間に設けられた伝熱部材と、
を備えた回転電機。
続きを表示(約 250 文字)【請求項2】
前記接地部は、前記ヒートシンクの外周部において周方向に延在された第1接地部を有しており、
前記第1接地部に接地される前記非塗布部には、グランドパターンが形成され、
前記発熱素子が、前記基板の板厚方向から見て、前記第1接地部の内側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記第1接地部の長手方向の長さが、前記ヒートシンクの周方向の全周の長さの1/2以上に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、回転電機に関する。
続きを表示(約 7,800 文字)【背景技術】
【0002】
下記特許文献1に記載されたモータ(回転電機)では、モータのハウジングの開口部にヒートシンクが設けられており、ヒートシンクに対してモータ部とは反対側に回路基板が設けられている。また、回路基板のヒートシンク側の面には、発熱素子が実装されており、発熱素子とヒートシンクとの間の隙間には、放熱グリスが介在されている。これにより、発熱素子によって発生した熱が、放熱グリスを介してヒートシンクに伝達されて、ヒートシンクから放熱されるようになっている。
【0003】
ところで、発熱素子に対するヒートシンクの放熱効果を高めるという観点からすると、発熱素子とヒートシンクとの間の隙間を極力小さくして、発熱素子によって発生した熱をヒートシンクに効率よく伝達することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017−184542号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、回路基板の表面には、一般に、回路基板を保護するためのレジストが塗布された保護膜が形成されている。このため、発熱素子とヒートシンクとの間の隙間を、保護膜の厚み寸法のバラツキを考慮した寸法に設定する必要がある。これにより、発熱素子とヒートシンクとの間の隙間が比較的大きくなり、発熱素子によって発生した熱のヒートシンクへの伝達効率が低下する可能性がある。
【0006】
本発明は、上記事実を考慮して、発熱素子に対するヒートシンクの放熱効果を高くすることができる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の1またはそれ以上の実施形態は、軸方向一方側端部が閉塞された有底筒状のハウジングを有するモータ部と、前記ハウジングの開口部を閉塞すると共に、突状の接地部を有するヒートシンクと、前記接地部に固定される共に、前記接地部に接地された部分がレジストを塗布していない非塗布部として構成されている基板と、前記基板の前記ヒートシンクと対向する面に実装される発熱素子と、前記ヒートシンクと前記発熱素子との間に設けられた伝熱部材と、を備えた回転電機である。
【0008】
本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記接地部は、前記ヒートシンクの外周部において周方向に延在された第1接地部を有しており、前記第1接地部に接地される前記非塗布部には、グランドパターンが形成され、前記発熱素子が、前記基板の板厚方向から見て、前記第1接地部の内側に配置されていることを特徴とする回転電機である。
【0009】
本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記第1接地部の長手方向の長さが、前記ヒートシンクの周方向の全周の長さの1/2以上に設定されていることを特徴とする回転電機である。
【発明の効果】
【0010】
上記構成の回転電機によれば、レジストの塗布厚のバラツキを考慮せずに発熱素子とヒートシンクとの間のクリアランスを設定できるので、伝熱部材の熱伝導経路をより短くすることができ、発熱素子に対するヒートシンクの放熱効果を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本実施の形態に係る回転電機を一部分解した状態で示す斜視図である。
本実施の形態に係る回転電機を示す第2方向一方側から見た縦断面図である。
図2に示されるバスバーとコネクタとの接続状態を示す第1方向一方側から見た側面図である。
(A)は、図1に示されるECUユニットを示す下側から見た下面図であり、(B)は、(A)のECUユニットを示す側面図である。
図4に示されるECUユニットを分解した、下側から見た分解斜視図である。
図4に示されるECUユニットを分解した、上側から見た分解斜視図である。
図5に示されるヒートシンクを下側から見た下面図である。
図6に示される回路基板の上側から見た平面図である。
図5に示されるコネクタを拡大して示す下側から見た下面図である。
図5に示されるコネクタを分解した、下側から見た分解斜視図である。
図4に示されるコネクタにおける接続端子の端子ホルダへの保持状態を示す断面図(図4の11−11線断面図)である。
図4に示されるコネクタにおける端子ホルダの位置決めピンが、ヒートシンクの第1位置決め孔内に嵌入された状態を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を用いて本実施の形態に係る回転電機10について説明する。この回転電機10は、車両(自動車)のステアリング装置に適用される回転電機として構成されている。図1及び図2に示されるように、回転電機10は、全体として略円柱状に形成されている。また、回転電機10は、モータ部12と、モータ部12の回転を制御するためのECUユニット14と、を含んで構成されている。以下、回転電機10の各構成について説明する。
【0013】
なお、以下の説明では、回転電機10の軸方向一方側(図1及び図2の矢印A方向側)を回転電機10の下側とし、回転電機10の軸方向他方側(図1及び図2の矢印B方向側)を回転電機10の上側としている。そして、以下の説明において、上下の方向を用いて説明するときには、特に断りのない限り、回転電機10の上下方向を示すものとする。
また、以下の説明では、上側から見た平面視で、上下方向に対して直交する方向を第1方向(図1及び図2の矢印C及び矢印Dを参照)とし、第1方向に対して直交する方向を第2方向(図1の矢印E及び矢印Fを参照)としている。
さらに、平面視で、回転電機10の軸線ALを通過し且つ第1方向に延在する架空線を第1基準線L1(図4及び図7参照)とし、回転電機10の軸線ALを通過し且つ第2方向に延在する架空線を第2基準線L2(図4及び図7参照)としている。
【0014】
(モータ部12について)
図1及び図2に示されるように、モータ部12は、3相交流のブラシレスモータとして構成されている。このモータ部12は、ハウジング20と、ハウジング20内に収容されたプレートホルダ24、回転軸28、ステータ34、ロータ40、及びバスバーユニット46と、を含んで構成されている。
【0015】
<ハウジング20について>
ハウジング20は、上側へ開放された略有底円筒状に形成されて、回転電機10の外郭を構成している。ハウジング20の下端部における外周部には、一対の取付片20Aが一体に形成されている。一対の取付片20Aは、ハウジング20の軸方向を板厚方向として配置されると共に、ハウジング20から第1方向一方側(図1及び図2の矢印C方向側)及び第1方向他方側(図1及び図2の矢印D方向側)へ突出されている。この取付片20Aには、取付孔20A1が貫通形成されている。そして、図示しないボルト等の締結部材が取付孔20A1内に挿入されて、当該締結部材によってハウジング20(すなわち、回転電機10)がステアリング装置に固定されている。
【0016】
ハウジング20の開口端部における外周部には、径方向外側へ張出された複数の(本実施の形態では、3箇所)の固定部20Bが形成されている。そして、1箇所の固定部20Bが、ハウジング20から第1方向一方側へ突出されており、3箇所の固定部20Bが、ハウジング20の周方向に等間隔毎に配置されている。固定部20Bには、後述するヒートシンク60を固定するためのネジ部20B1が貫通形成されており、ネジ部20B1の内周面には、雌ネジが形成されている。
【0017】
また、ハウジング20の底壁の中央部には、下側へ隆起された有底円筒状の固定筒部20Cが一体に形成されており、固定筒部20C内には、後述する回転軸28を支持するための第1ベアリング22が嵌入されている。固定筒部20Cの底壁には、後述する回転軸28を挿通させるための挿通孔20C1が貫通形成されており、第1ベアリング22の内部とハウジング20の外部とが挿通孔20C1によって連通されている。
【0018】
<プレートホルダ24について>
プレートホルダ24は、上下方向を板厚方向とした略円形プレート状に形成されて、ハウジング20の上下方向中間部内に嵌入されている。プレートホルダ24の中央部には、後述する回転軸28を挿通させるための挿通孔24Aが貫通形成されている。さらに、プレートホルダ24の中央部には、後述する回転軸28を支持するための第2ベアリング26が固定されており、第2ベアリング26と第1ベアリング22とが同軸上に配置されている。
【0019】
<回転軸28について>
回転軸28は、上下方向に延在された丸棒状に形成されて、ハウジング20の内部において、ハウジング20と同軸上に配置されている。そして、回転軸28の下端側の部分が、第1ベアリング22によって回転可能に支持されており、回転軸28の上端側の部分が、第2ベアリング26によって回転可能に支持されている。回転軸28の上端部は、プレートホルダ24に対して上側へ突出しており、当該上端部には、マグネット30が固定されている。一方、回転軸28の下端部は、ハウジング20の底壁に対して下側へ突出しており、当該下端部には、ステアリング装置に連結されるギヤ32が固定されている。
【0020】
<ステータ34について>
ステータ34は、ハウジング20の内部において、プレートホルダ24の下側に配置されると共に、回転軸28の径方向外側に配置されている。ステータ34は、磁性体によって構成されたステータコア36を有しており、ステータコア36は、円筒状に形成されて、ハウジング20の内部に嵌入されている。また、ステータコア36には、U相、V相、W相に対応する巻線38が巻き回されている。
【0021】
<ロータ40について>
ロータ40は、ロータコア42を有しており、ロータコア42は、上下方向を軸方向とした円筒状に形成されて、ステータ34の径方向内側に配置されている。そして、回転軸28がロータコア42の軸芯部に嵌入されて、ロータコア42(ロータ40)と回転軸28とが一体回転可能に構成されている。また、ロータコア42内には、複数のマグネット44(永久磁石)が固定されている。これにより、ステータ34のU相、V相、W相の巻線38に電流を流すことで、ロータ40及び回転軸28が軸線AL回りに一体回転するようになっている。
【0022】
<バスバーユニット46について>
バスバーユニット46は、ステータ34の上側に配置されて、プレートホルダ24によって保持されている。バスバーユニット46は、ステータ34のU相、V相、W相の巻線38に対応する3本のバスバー48と、バスバー48を保持するためのバスバーホルダ50と、を含んで構成されている。そして、バスバー48の一端部が、ステータ34のU相、V相、W相の各巻線38に接続されている。図3にも示されるように、バスバー48の他端部は、バスバー端子部48Aとして構成されており、バスバー端子部48Aは、プレートホルダ24から上側へ突出されて、第2方向に並んで配置されている。また、バスバー端子部48Aは、第1方向を板厚方向とし且つ上下方向に延在された略長尺板状に形成されている。そして、バスバー端子部48Aが、後述するコネクタ80の接続端子86に接続されている。
【0023】
(ECUユニット14について)
図1〜図3に示されるように、ECUユニット14は、ハウジング20の開口端部に組付けられて、回転電機10の上端部を構成している。このECUユニット14は、ヒートシンク60と、モータ部12を制御するための「基板」としての回路基板70と、回路基板70に接続されたコネクタアッシー90と、を含んで構成されている。
【0024】
<ヒートシンク60について>
図1〜図7に示されるように、ヒートシンク60は、熱伝導性の高いアルミニウム合金等によって構成されている。ヒートシンク60は、上下方向を板厚方向とする略円盤状に形成されている。ヒートシンク60の上端部の外周部には、径方向外側へ張出されたフランジ部60Aが一体に形成されており、フランジ部60Aは、ヒートシンク60の周方向全周に亘って形成されている。そして、ヒートシンク60が、ハウジング20の開口部内に上側から嵌入され、フランジ部60Aが、ハウジング20の開口端面の上側に隣接して配置されている。これにより、ハウジング20の開口部がヒートシンク60によって閉塞されている。すなわち、ヒートシンク60が、ハウジング20の蓋部として構成されると共に、回転電機10の外郭の一部を構成している。
【0025】
また、フランジ部60Aには、ハウジング20のネジ部20B1に対応する位置において、径方向外側へ張出された3箇所の第1固定部60Bが一体に形成されている。この第1固定部60Bには、固定孔60B1が貫通形成されている。そして、固定ネジSC1が、固定孔60B1内に上側から挿入されて、ハウジング20のネジ部20B1に螺合されることで、ヒートシンク60がハウジング20に固定されている。
【0026】
また、フランジ部60Aの第1方向他方側の部分には、径方向外側へ張出された一対の第2固定部60Cが一体に形成されており、第2固定部60Cは、ヒートシンク60の周方向に並んで配置されている。この第2固定部60Cには、後述するコネクタアッシー90を固定するための第1固定ネジ部60C1が貫通形成されており、第1固定ネジ部60C1の内周面には、雌ネジが形成されている。
【0027】
ヒートシンク60の外周部における上下方向中間部には、シール溝60Dが形成されている。シール溝60Dは、ヒートシンク60の径方向外側へ開放されると共に、ヒートシンク60の周方向全周に亘って延在されている。このシール溝60D内には、リング状のOリングOLが収容されており、OリングOLは、ゴム等の弾性部材によって構成されている。そして、ヒートシンク60のハウジング20への固定状態では、OリングOLが、弾性変形して、シール溝60Dの内周面及びハウジング20の内周面に密着している。これにより、ヒートシンク60とハウジング20の開口端部との間が、OリングOLによってシールされて、ハウジング20内の気密性を確保するようになっている。
【0028】
図5及び図7に示されるように、ヒートシンク60の下面60Eの外周部には、後述する回路基板70を接地するための「接地部」としての第1接地部61が形成されている。第1接地部61は、ヒートシンク60の下面60Eから下側へ突出されると共に、ヒートシンク60の周方向に沿って延在されたリブ状に形成されている。また、第1接地部61の大半が、ヒートシンク60の第1方向一方側の外周部に形成されており、下側から見た下面視で、第1接地部61が、第1方向他方側へ開放された略C字形状(円弧状)に形成されている。すなわち、ヒートシンク60の下面60Eにおける外周部には、第1方向他方側の部分において、第1接地部61よりも上側へ一段下がった段差部62が形成されている。また、第1接地部61の長手方向両端部は、下面視で、第2基準線L2に対して第1方向他方側に配置されている(図7参照)。つまり、第1接地部61の長手方向の長さが、ヒートシンク60の周方向の全長の1/2以上に設定されている(本実施の形態では、第1接地部61の長手方向の長さが、ヒートシンク60の周方向の全長の略2/3に設定されている)。そして、段差部62が、下面視で第1方向一方側へ開放された円弧状に形成されている。
【0029】
また、第1接地部61は、ヒートシンク60の径方向内側へ張り出された3箇所の「基板固定部」としての第1基板固定部61A、第2基板固定部61B、及び第3基板固定部61Cを有しており、第1基板固定部61A〜第3基板固定部61Cの先端面(下面)が、第1接地部61の先端面(下面)と面一に配置されている。第1基板固定部61A、第2基板固定部61B、及び第3基板固定部61Cには、下側へ開放された凹状の第1基板固定ネジ部61A1、第2基板固定ネジ部61B1、及び第3基板固定ネジ部61C1が、それぞれ形成されている。そして、第1基板固定ネジ部61A1、第2基板固定ネジ部61B1、及び第3基板固定ネジ部61C1の内周面には、雌ネジが形成されている。
また、第1基板固定部61Aは、第1接地部61の長手方向一方側の端部に形成されて、第1基準線L1に対して第2方向一方側(図7の矢印E方向側)で且つ第2基準線L2に対して第1方向他方側に配置されている。第2基板固定部61Bは、第1接地部61の長手方向一方側の部分に形成されている。詳しくは、第2基板固定部61Bは、下面視で、第1基準線L1に対して第2方向一方側で且つ第2基準線L2に対して第1方向一方側に配置されている。第3基板固定部61Cは、第1接地部61の長手方向他方側の部分に形成されている。詳しくは、第3基板固定部61Cは、下面視で、第1基準線L1に対して第2方向他方側(図7の矢印F方向側)で且つ第2基準線L2に対して第1方向一方側に若干ずれて配置されている。
【0030】
さらに、ヒートシンク60の下面60Eには、後述する回路基板70を接地及び固定するための「接地部」としての第2接地部63が形成されている。第2接地部63は、下側へ突出された比較的高さの低い略円筒状に形成されており、第2接地部63の先端面(下面)が、第1接地部61の先端面(下面)と面一に配置されている。また、第2接地部63の内部には、第4基板固定ネジ部63Aが形成されており、第4基板固定ネジ部63Aの内側面には、雌ネジが形成されている。さらに、第2接地部63は、下面視で、第1基準線L1に対して第2方向他方側で且つ第2基準線L2に対して第1方向一方側の位置に配置されている。
(【0031】以降は省略されています)

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