特開 2024-86424 放熱構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086424

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】放熱構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201537

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】岩垣 洋平

(72)【発明者】

【氏名】中野 淳一

【テーマコード（参考）】

5F136

【Ｆターム（参考）】

5F136BA04

5F136BA31

5F136BA36

5F136FA02

5F136FA03

5F136GA04

5F136GA18

(57)【要約】

【課題】機械的強度の高い放熱構造体を低コストで製造する方法を提供する。
【解決手段】放熱構造体の製造方法は、円筒形状を有する金属製の第１構造体の表面をスカイブ加工することにより、第１構造体の表面から外方に設けて延びる板形状の第２構造体を隆起させ、第２構造体が形成された第１構造体を回転させることを含む。第１構造体の表面の一部分において、板形状の第３構造体を溶接によって接合することをさらに含む。溶接は、円筒形状の外側からレーザ光を照射することで行われる。第２構造体は、湾曲した形状を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状を有する金属製の第１構造体の表面をスカイブ加工することにより、前記第１構造体の表面から外方に設けて延びる板形状の第２構造体を隆起させ、
前記第２構造体が形成された前記第１構造体を回転させることを含む、放熱構造体の製造方法。

【請求項2】

前記第１構造体の表面の一部分において、板形状の第３構造体を溶接によって接合することをさらに含む、請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項3】

前記溶接は、前記円筒形状の外側からレーザ光を照射することで行われる、請求項２に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項4】

前記第２構造体は、湾曲した形状を有する、請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項5】

前記第１構造体と、前記第２構造体と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、および銅を含む、請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項6】

前記第１構造体と、前記第２構造体と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、マグネシウム、およびケイ素を含む、請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項7】

前記第１構造体は、電動機用ケースのハウジングを構成し、
前記第２構造体は、電動機用ケースのフィンを構成する、請求項１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項8】

前記第２構造体と、前記第３構造体と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、および銅を含む、請求項２に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項9】

前記第２構造体と、前記第３構造体と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、マグネシウム、およびケイ素を含む、請求項２に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項10】

前記第１構造体は、電動機用ケースのハウジングを構成し、
前記第２構造体及び前記第３構造体は、電動機用ケースのフィンを構成する、請求項２に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項11】

金属製のプレート状の第１構造体の表面をスカイブ加工することにより、前記第１構造体の表面から外方に向けて延びる板状の第２構造体を隆起させ、
前記第２構造体が形成された前記第１構造体の両端を、円筒形状のコア材に沿って接合することを含む、放熱構造体の製造方法。

【請求項12】

前記第２構造体が形成されたプレートと、前記円筒形状のコア材とは、接着材によって接着される、請求項１１に記載の放熱構造体の製造方法。

【請求項13】

前記第１構造体は、電動機用ケースのハウジングを構成し、
前記第２構造体は、電動機用ケースのフィンを構成する、請求項１１に記載の放熱構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、冷却機能を備える放熱構造体とその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータやインバータ、ポンプ、コンプレッサなどの電動機は、駆動時に発熱するため、電動機を収容するケースに放熱用のフィンが取り付けられることがある。例えば特許文献１には、複数のフィンが設けられた円筒状の電動機用ケースが開示されている。この電動機用ケースは、アルミニウムを押出成形または鋳型加工することによって製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２２２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の電動機用ケースの場合、アルミニウムを押出成形や切削加工にすることによって製造される。しかしながら、押出成形の場合、専用の金型を用意する必要がある。また、切削加工の場合、長い加工時間を必要するとともに、切削された部分は廃棄されてしまうために、材料のムダが生じる。このため、電動機用ケースを製造するためのコストが高くなってしまう。

【0005】

上記課題を鑑み、本発明は、放熱構造体を低コストで製造する方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の一つは、放熱構造体を製造する方法である。この方法は、円筒形状を有する金属製の第１構造体の表面をスカイブ加工することにより、第１構造体の表面から外方に設けて延びる板形状の第２構造体を隆起させ、第２構造体が形成された第１構造体を回転させることを含む。

【0007】

本発明の実施形態の一つは、金属製のプレート状の第１構造体の表面をスカイブ加工することにより、第１構造体の表面から外方に向けて延びる板状の第２構造体を隆起させ、第２構造体が形成された第１構造体の両端を、円筒形状のコア材に沿って接合することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図2】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的上面図。

【図3】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図4】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図5】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図6】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図7】本発明の実施形態に係る放熱構造体を製造するための構造体の構成の模式的斜視図。

【図8】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造装置を説明する図。

【図9A】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図9B】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図9C】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図10】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造装置を説明する図。

【図11】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図12】本発明の実施形態に係る放熱構造体を製造するための構造体の構成の模式的斜視図。

【図13】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的斜視図。

【図14】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的上面図。

【図15A】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的上面図。

【図15B】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図16A】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的上面図。

【図16B】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図17】本発明の実施形態に係る放熱構造体の模式的上面図。

【図18A】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図18B】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【図18C】本発明の実施形態に係る放熱構造体の製造方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

【0011】

以下、本発明の実施形態の一つである放熱構造体１００とその製造方法について説明する。

【0012】

１．放熱構造体の構造
図１と図２に放熱構造体１００の模式的斜視図と上面図をそれぞれ示す。放熱構造体１００は、円筒形状を有する金属製のハウジング１０２、およびハウジング１０２の外周（外壁）に設けられ、ハウジング１０２から放射状に延伸する金属製の複数のフィン１０４を備える。ハウジング１０２の内部に種々の電動機が収容される。図示しないが、放熱構造体１００の外部または内部に、放熱構造体１００を冷却するための冷媒を還流するための流路を設けてもよい。以下、各図面において、ハウジング１０２の円筒形状の軸が延伸する方向をｚ方向とし、ｚ方向に垂直であり、互いに直交する方向をｘ方向とｙ方向とする。

【0013】

ハウジング１０２の大きさ（円筒形状の外径やｚ方向の長さ）は電動機の種類や大きさによって適宜選択される。例えば、外径は２００ｍｍ以上５００ｍｍ以下でもよく、ｚ方向の長さは３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下でもよい。ハウジング１０２のアスペクト比（外径／長さ）は、例えば１以上２０以下でもよい。また、ハウジング１０２の厚さｔ１（外径と内径の差の１／２）も放熱構造体１００に要求される強度によって選択され、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲から選択すればよい。フィン１０４の厚さや高さ（ハウジング１０２の外壁からｚ方向に垂直な方向の長さ）、間隔も、放熱構造体１００に要求される冷却効率やフィン１０４の数に応じて適宜選択され、例えば厚さｔ２は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲から、高さは３０ｍｍ以上９０ｍｍ以下、間隔は１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲から選択すればよい。

【0014】

図１及び図２に示すように、フィン１０４はハウジング１０２の外壁の全体にわたって等間隔に配置してもよい。あるいは、図３に示す放熱構造体１００Ａのように、ハウジング１０２の外周の一部に配置されてもよい。この場合、フィン１０４が設けられない部分には、配線や流路のための一つまたは複数の開口１０２ａを設けてもよい。また、フィン１０４は、その主面（最大面積を有する面）１０４ａがハウジング１０２の軸であるｚ方向と平行になるように配置してもよい。あるいは、図４に示す放熱構造体１００Ｂのように、ハウジング１０２の外壁上で、円周方向に沿って複数の列を形成するように複数のフィン１０４を配置してもよい。図示しないが、フィン１０４は、ハウジング１０２の外壁上で千鳥配列を形成してもよい。なお、各フィン１０４の形状は、主面１０４ａが四角形である六面体に限られない。各フィン１０４は、輪郭が直線と曲線または曲線のみで形成される主面１０４ａを有してもよい。

【0015】

また、図１及び図３に示すように、フィン１０４のｚ方向における長さは、ハウジング１０２のｚ方向における長さと同一でもよい。または、図５に示す放熱構造体１００Ｃのように、フィン１０４のｚ方向における長さは、ハウジング１０２のｚ方向における長さよりも小さくてもよい。図５に示すハウジング１０２において、フィン１０４が設けられない領域１０２ｂと、フィン１０４が設けられる領域１０２ｃ（隣接するフィン１０４とフィン１０４との間の領域）とにおいて、領域１０２ｃの厚さは、領域１０２ａの厚さｔ１と略同一であってもよいし、領域１０２ａの厚さｔ１よりも薄くてもよいし、領域１０２ａの厚さｔ１よりも厚くてもよい。領域１０２ｃの厚さが、領域１０２ａの厚さｔ１よりも厚い場合、図６に示す放熱構造体１００Ｄのように、円筒形状のハウジング１０２の表面に凸部１０２ｄが設けられていてもよい。凸部１０２ｄは、ハウジング１０２の円周方向に沿って設けられている。言い換えると、凸部１０２ｄは、ハウジング１０２の円周方向に延在している。凸部１０２ｄの表面に沿って、フィン１０４が設けられている。凸部１０２ｄのｚ方向における長さは、フィン１０４のｚ方向における長さと略同じである。図示しないが、凸部１０２ｄにおいて、ｙ方向に延在する貫通孔が少なくとも一つ設けられていてもよい。凸部１０２ｄに貫通孔が設けられることにより、放熱構造体１００Ｄの冷却効果を向上させることができる。また、図６では、ハウジング１０２の表面に、１つの凸部１０２ｄが設けられる例について示したが、凸部１０２ｄの数は特に限定されない。円筒形状の円周方向に沿って複数の凸部１０２ｄが設けられていてもよい。言い換えると、ハウジング１０２の外壁上で、円周方向に沿って複数の列を形成するように複数の凸部１０２ｄが設けられ、各凸部１０２ｄに複数のフィン１０４が形成されてもよい。このように、放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｃに要求される冷却効率を考慮し、種々の形状と配置を選択することができる。

【0016】

ハウジング１０２とフィン１０４は同一の組成を有している。ハウジング１０２とフィン１０４に含まれる材料としては、アルミニウムや鉄、チタンなどの金属やその合金が例示されるが、好ましくは、軽量で熱導電率の高いアルミニウム合金が挙げられる。アルミニウム合金としては、例えばＡ７０７２、Ａ７０５０、Ａ７０７５、Ａ７Ｎ０１などと称されるアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、および銅を含む合金や、Ａ６０６１、Ａ６０６３、Ａ６Ｎ０１などと称されるケイ素を含むアルミニウムとマグネシウムの合金が挙げられる。ただし、アルミニウム合金は上記合金に限られず、Ａ５０５２やＡ５０５６、Ａ５０８３、Ａ５４５４などに例示されるアルミニウムとマグネシウムの合金、Ａ４０３２やＡ４０４３に例示されるケイ素が添加されたアルミニウム、Ａ３００３やＡ３００５、Ａ３１０５などに例示されるアルミニウムとマンガンの合金を用いてもよい。アルミニウム合金をハウジング１０２とフィン１０４に用いることで、アルミニウムの高い熱伝導率に起因し、放熱構造体１００は高い放熱特性を示すことができる。

【0017】

２．放熱構造体の製造方法
以下、放熱構造体１００の製造方法について説明する。放熱構造体１００におけるフィン１０４を、スカイブ加工によって形成する方法について説明する。

【0018】

スカイブ加工とは、材料の表面を薄く削ぐように切削する加工方法である。スカイブ加工によって、材料の表面を薄く削ぐように切削することで、スライス状の部位を形成することができる。しかしながら、従来、プレート状の構造物に対してスカイブ加工を行うことは検討されてきたが、円筒形状の構造体に直接スカイブ加工を行うことは検討されていない。

【0019】

本実施形態では、ハウジング１０２とフィン１０４とを形成する部材として、円筒形状の金属製の構造体（第１構造体ともいう）を用いる。図７に示すように、円筒形状の構造体１１０において、厚さｔ３は、ハウジング１０２の厚さｔ１と、後に形成される板状のフィン１０４（第２構造体ともいう）の厚さｔ２とを合わせた厚さよりも厚ければよい。

【0020】

図８は、本発明の一実施形態に係る放熱構造体１００の製造装置１０の一例である。図８に示す製造装置１０によって、構造体１１０からスカイブ加工によってフィン１０４を形成する。製造装置１０は、回転ドラム１１、駆動部１２、切削工具１３、を少なくとも有する。支持部材１４には、アーム１５が接続され、アーム１５の先端に切削工具１３が取り付けられている。アーム１５によって、構造体１１０の表面に対する切削工具１３の切り込み開始位置及び角度が調節される。回転ドラム１１は、円筒形状の構造体１１０の内部に設けられ、構造体１１０を回転させる。回転ドラム１１は、支持部材１６によって支持されている。また、駆動部１２は、駆動部１２に接続された制御部（図示せず）によって回転される。駆動部１２が回転することで、動力がベルト１７に伝わり支持部材１６の軸１８を回転させることで、回転ドラム１１を回転させる。また、製造装置１０に、スカイブ加工する際に切削工具１３に切削液が放出される吐出ノズル１９が設けられていてもよい。また、製造装置１０に、スカイブ加工する際に回転ドラム１１を固定する固定部２１が設けられていてもよい。

【0021】

次に、構造体１１０をスカイブ加工することによってフィン１０４を形成する方法について、図９Ａ～図９Ｃを参照して説明する。スカイブ加工を行う際には、製造装置１０の吐出ノズル１９から切削液が切削工具１３の刃面１３１に向かって吐出される。図９Ａに示すように、構造体１１０に対して切削工具１３の先端部１３２を当てる。構造体１１０において、フィン１０４が形成される領域１１０ａについては、円筒形状の表面が平坦になるように加工されていてもよい。例えば、構造体１１０の表面には、予め傾斜部が設けられていてもよい。傾斜部の長さは、フィン１０４の長さに応じた長さであればよい。図９Ｂに示すように、切削工具１３の先端部１３２を構造体１１０の表面を削ぐように構造体１１０の内部に押し込む。これにより、構造体１１０の表面からフィン１０４の部分が削り出される。このとき、切削工具１３の底面と、刃面１３１とは、構造体１１０に接触した状態である。図９Ｃに示すように、切削工具１３の先端部１３２をフィン１０４に当接した状態で切削工具１３を持ち上げることで、構造体１１０の表面から切り立った（隆起した）フィン１０４が形成される。

【0022】

構造体１１０に、フィン１０４が形成される度に、回転ドラム１１によって構造体１１０を回転させてもよいし、構造体１１０に、フィン１０４が複数形成された後に、回転ドラム１１によって構造体１１０を回転させてもよい。回転ドラム１１を回転させる角度は、例えば、フィン１０４が形成される所定のピッチに相当する。図１０に示すように、製造装置１０は、構造体１１０を切削し、回転ドラム１１を回転させる操作を繰り返すことで、構造体１１０に複数のフィン１０４を形成することができる。このとき、構造体１１０において、フィン１０４を支持する部分がハウジング１０２として機能する。

【0023】

以上の工程により、円筒形状の金属製の構造体１１０から、放熱構造体１００を製造することができる。本発明の一実施形態に係る放熱構造体１００の製造方法では、円筒形状の金属製の構造体１１０に対して、スカイブ加工により、フィン１０４が形成されるため、ハウジング１０２とフィン１０４とを一体形成することができる。これにより、電動機で発生した熱を効率的に伝導することができる。また、切削加工と比較すると、ピッチが狭く、かつ背が高いフィン１０４を有する表面積が大きな放熱構造体１００を製造することができる。

【0024】

また、図１１に示すように、構造体１１０を切削工具１３によって切削する際に、切削工具１３の進行方向に逆らうように、回転ドラム１１を回転させてもよい。回転ドラム１１を切削工具１３の進行方向に逆らうように回転させることで、構造体１１０の加工性や剛性を向上させることができる。また、切削工具１３による加工の軌跡が円弧状となるため、フィン１０４の先端において、フィン１０４の厚みが大きくなる（先太りともいう）を抑制することができる。

【0025】

なお、図５に示す放熱構造体１００Ｃ及び図６に示す放熱構造体１００Ｄを形成する場合には、図７に示す円筒形状の金属製の構造体１１０を加工する必要がある。図１２に示すように、構造体１１０Ａは、厚みが異なる領域を有しており、フィン１０４が形成されない領域１０２ｂと、後にフィン１０４が形成される領域１１１とを有する。領域１０２ｂの厚みｔ１は、１ｍｍ以上２０ｎｍ以下の範囲から選択される。また、領域１１１の厚みｔ４は、凸部１０２ｄの厚さと、フィン１０４の厚さに応じて決定される。例えば、スカイブ加工によって、領域１１１にフィン１０４が形成されたあと、図５に示す放熱構造体１００Ｃのように、領域１０２ｃの厚さが、領域１０２ａの厚さｔ１と略同一になるように領域１１１の厚さが決定されてもよい。また、領域１０２ｃの厚さが、領域１０２ａの厚さｔ１よりも薄くなるように、領域１１１の厚さが決定されてもよい。または、図６に示す放熱構造体１００Ｄのように、領域１０２ｃの厚さが領域１０２ａの厚さｔ１よりも厚くなる、つまり、領域１０２ｃに凸部１０２ｄが形成されるように、領域１１１の厚さが決定されてもよい。このように、図１２に示す構造体１１０Ａの厚さｔ３は、厚さｔ１に、厚さｔ４が加算された厚さとなるように、設定されればよい。円筒形状の金属性の構造体１１０に対して、円周方向に延在する凸形状の領域１１１を形成するように切削する。言い換えると、構造体１１０Ａに対して、上側及び下側を、厚みがｔ１になるまで切削することで、凸形状の領域１１１が形成される。このようにして、厚みが異なる領域１０２ｂと領域１１１とを有する構造体１１０Ａを形成することができる。なお、構造体１１０Ａに形成される凸形状の領域１１１の数は、特に限定されない。その後、領域１１１において、図７Ａ～図７Ｃに示したように、スカイブ加工を行うことによりフィン１０４を複数形成することで、図５に示す放熱構造体１００Ｃ、または図６に示す放熱構造体１００Ｃを形成することができる。なお、放熱構造体１００Ｄの凸部１０２ｄにおいてｙ方向に延在する貫通孔を形成する場合には、スカイブ加工に対する剛性を考慮すると、フィン１０４を形成した後に形成することが好ましい。

【0026】

次に、図１とは一部構成が異なる放熱構造体１００Ｅについて説明する。図１３及び図１４に示すように、スカイブ加工によって構造体１１０を形成する場合、切削工具１３の大きさによっては、フィン１０４が形成されない領域１１０ｂが生じる場合がある。この領域１１０ｂには、図３で説明した配線や流路のための開口を形成してもよい。また、領域１１０ｂに、板状のフィン１０５（第３構造体ともいう）を接合してもよい。また、領域１１０ｂに、フィン１０５を接合する場合、例えば、抵抗溶接（プロジェクション溶接）、レーザ溶接、電子ビーム溶接、またはアーク溶接などを用いればよい。フィン１０５は、構造体１１０とは異なる構造体から、スカイブ加工によって切り出されたものを使用してもよい。また、フィン１０５の加工方法として、プレス打ち抜き、放電加工（ワイヤーカット）、圧延まま材、押出材、切削加工材、鋳造材、または金属積層造形材などが挙げられる。

【0027】

図１５Ａは、フィン１０４が形成されたハウジング１０２の領域１１０ｂに、フィン１０５が接合された放熱構造体１００Ｆである。構造体１１０（ハウジング１０２）に形成されたフィン１０４と、構造体１１０の一部分に接合されたフィン１０５と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、および銅を含むことが好ましい。または、構造体１１０に形成されたフィン１０４と、構造体１１０の一部分に接合されたフィン１０５と、は同一の組成を有し、それぞれアルミニウム、マグネシウム、およびケイ素を含むことが好ましい。フィン１０５が、構造体１１０及びフィン１０４と同じ組成を有することで、フィン１０４と１０５との熱伝導率にムラができることを抑制することができる。

【0028】

構造体１１０の領域１１０ｂにフィン１０５を溶接する場合、図１５Ｂに示すように、領域１１０ｂの表面にフィン１０５を配置し、これらが互いに接する面に抵抗溶接（プロジェクション溶接）、レーザ溶接、電子ビーム溶接、またはアーク溶接などによって熱エネルギーを供給し、両者を溶接すればよい。レーザ光としては、例えば１０６４ｎｍの波長を有するイットリウム－アルミニウム－ガーネット（ＹＡＧ）レーザや、１０７０ｎｍの波長を有するファイバレーザなどを用いればよい。また、光学素子を用いて線状に加工されたレーザ光を用いてもよい。

【0029】

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に示す放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｆとはフィンの構造が異なる放熱構造体１００Ｇについて、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して説明する。

【0030】

図１６Ａは、放熱構造体１００Ｇの模式的上面図である。本実施形態における放熱構造体１００Ｇは、ハウジング１０２とフィン１０６、１０７と、を有している。本実施形態では、フィン１０６、１０７は、湾曲した形状を有している。放熱構造体１００Ｇについても、第１実施形態にて説明したように、円筒形状の金属製の構造体１１０に対してスカイブ加工により、フィン１０６が形成される。そのため、フィン１０６はハウジング１０２と一体形成される。また、ハウジング１０２において、領域１１０ｂについては、スカイブ加工を行う際に切削工具１３によってフィン１０６が形成されない領域である。そのため、領域１１０ｂについては、別途形成されたフィン１０７をハウジング１０２に溶接してもよい。溶接する方法及び溶接するフィンの材料については、図１５Ａ及び図１５Ｂにて説明した通りである。または、図示しないが、領域１１０ｂにおいて、図３で説明した開口を形成してもよい。

【0031】

フィン１０６、１０７の厚さ、高さは、実施形態１で説明したフィン１０４の厚さ、高さと同様である。ハウジング１０２に配置されるフィン１０６の間隔及びフィン１０７の間隔は、ハウジング１０２に配置されるフィン１０４の間隔と同様である。フィン１０７の厚さ、高さ、形状、及び材質は、フィン１０６の厚さ、高さ、形状、及び材質と同じであることが好ましい。また、フィン１０６、１０７の湾曲形状は、切削工具１３Ａの刃面１３１Ａの形状によって制御することができる。図１６Ｂは、構造体１１０の一部と、切削工具１３Ａとを説明する図である。切削工具１３Ａの刃面１３１Ａが湾曲形状を有している。これにより、切削工具１３Ａを構造体１１０の表面に対して切削することで、フィン１０６が、切削工具１３Ａの刃面１３１Ａの湾曲面に沿って切り出される。これにより、厚さが薄く、湾曲した形状を有するフィン１０６を形成することができる。

【0032】

（第３実施形態）
本実施形態では、第１及び第２実施形態に示す放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｇとは、ハウジング１０２の構造が異なる放熱構造体１００Ｈについて、図１７～図１８Ｃを参照して説明する。

【0033】

図１７は、放熱構造体１００Ｈの模式的上面図である。本実施形態における放熱構造体１００Ｈは、ハウジング１０２の内側に円筒形状のコア材１１２が設けられている。円筒形状のコア材１１２と、ハウジング１０２とは、接着材１１１によって接着されている。図１７に示すフィン１０４は、先の実施形態で説明したようにスカイブ加工によって形成されており、ハウジング１０２と一体的に形成されている。コア材１１２の材料として、放熱構造体１００Ｈの内側からの熱伝導を担うため、熱伝導率が高く、かつ軽量化できる材料であることが好ましい。コア材１１２の材料として、ハウジング１０２及びフィン１０４で説明したアルミニウム合金を用いればよい。ハウジング１０２及びフィン１０４として用いるアルミニウム合金の組成と、コア材１１２として用いるアルミニウム合金の組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0034】

次に、金属製のプレート状の構造体１２０（第１構造体ともいう）をスカイブ加工することによって板状のフィン（第２構造体ともいう）を形成した後、構造体１２０をコア材１１２に接合する方法について、図１８Ａ～図１８Ｃを参照して説明する。図１８Ａに示すように、切削工具１３の先端部１３２を構造体１２０の表面を削ぐように構造体１２０の内部に押し込む。このとき、構造体１２０の表面には、予め傾斜部が設けられていてもよい。傾斜部は、構造体１２０の底面に対してなす角度θで設けられる。傾斜部の長さは、フィン１０４の長さに応じた長さであればよい。これにより、構造体１２０の表面からフィン１０４の部分が削り出される。このとき、切削工具１３の底面と、刃面１３１は、構造体１１０に接触した状態である。図１８Ｂに示すように、切削工具１３の先端部１３２をフィン１０４に当接した状態で、切削工具１３を持ち上げることで、構造体１２０の表面から切り立った（隆起した）フィン１０４が形成される。構造体１２０に対して、スカイブ加工を所定の間隔で繰り返すことにより、構造体１２０に複数のフィン１０４を形成することができる。

【0035】

次に、プレート状の構造体１２０を巻くことで変形させる。具体的には、フィン１０４が構造体１２０から外側に放射状に延伸するように、構造体１２０を円筒形状に変形する。このとき、構造体１２０を正しく円筒形状に変形するためのサポート治具及びハウジング１０２の補強材としてコア材１１２を用いる。すなわち、円筒形状のコア材１１２を構造体１２０の底面（フィン１０４が形成される面に対して反対側の面）に配置し、コア材１１２の周りに構造体１２０を巻きつける。このとき、コア材１１２の表面または構造体１２０の底面に、接着材１１１を塗布し、コア材１１２に接着する。接着材１１１として、熱伝導が高い材料を用いる。または、接着材１１１に替えてろう付けによって、コア材１１２と構造体１２０とを接着してもよい。コア材１１２及び構造体１２０として用いることが可能な材料として例示したアルミニウム合金として、Ａ３００３やＡ３００５を用いる場合には、例えば、Ａｌ－Ｓｉろうを用いて、５９０℃～６００℃でろう付けを行えばよい。また、アルミニウム合金として、Ａ７０５０、Ａ７０７５、Ａ６０６１を用いる場合には、低融点のろう材を用いればよい。なお、後述する底面側からの溶接のための空間を確保するため、コア材１１２の一部にｚ方向に延伸する溝１１０ｃを設けてもよい。この場合には、構造体１２０の両端が溝１１０ｃと重なるように構造体１２０が変形される。なお、後述する底面側からの溶接のための空間を確保するため、コア材１１２の一部にｚ方向に延伸する溝１１２ａを設けてもよい。この場合には、構造体１２０の両端が溝１１２ａと重なるように構造体１２０が変形される。

【0036】

その後、構造体１２０の両端を互いに接合することで放熱構造体１００Ｈを製造することができる。接合方法の一つとして溶接が挙げられる。例えば、構造体１２０の外側（フィン１０４が配置される側）または内側（フィン１０４が配置される側に対して反対側）からレーザ光またはアーク放電、電子ビーム、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合）等を利用して熱エネルギーを供給すればよい。図１８Ｃに、構造体１２０の接合部１１５の一部の拡大図を示す。図１８Ｃに示すように、溶接時により広い接触面を確保するため、互いに噛み合う段差１１３を構造体１２０の両端に設けてもよい。段差１１３の形状に制約はなく、段差１１３同士を噛み合わせた際、両端が接する面がハウジング１０２の円周方向とｚ方向に延伸するように段差１１３を設ければよい。例えば、図１８Ｃに示すように、構造体１２０の一方の端部において上面の一部を除去し、他方の端部において底面の一部を除去することで段差１１３を形成すればよい。この場合、両端部の厚さは、その和が構造体１２０の厚さと同一または実質的に同一になるように調整される。なお、段差１１３を設ける場合には、両端部の接合は、ボルトやビス、ナットなどの組み合わせで構成される固定治具を用いて行ってもよい。あるいは、両端部が接した状態でｚ方向に対して垂直な方向に圧力を掛け、拡散接合によって両端部を接合してもよい。

【0037】

なお、フィン１０４の厚さが小さい場合、構造体１２０の変形時に掛かる力によってフィン１０４が変形する可能性がある。このため、両端部を接合したのち、変形したフィン１０４を矯正し、その形状を構造体１２０の変形前の形状へ戻してもよい。

【0038】

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｈは、Ａ７０７５やＡ６０６１などのアルミニウム合金を含む。このため、放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｈは、アルミニウムの高い熱伝導率に起因する高い冷却効率が達成できるだけでなく、軽量でありかつ強度が高い。このことは、例えば航空機の推進力を生み出すためのモータなどの高い信頼性が要求される放熱構造体への応用を可能にする。また、軽量化が要求されるドローンなどの無人航空機や電気自動車などの各種車両の放熱構造体としても本実施形態に係る放熱構造体１００を好適に利用することができる。

【0039】

また、本発明の一実施形態に係る放熱構造体１００、１００Ａ～１００Ｈの製造方法では、フィン１０４の形成はスカイブ加工によって形成される。このため、ハウジング１０２とフィン１０４が一体化され、電動機が発生する熱をハウジング１０２からフィン１０４へ効率良く伝えることができるので、高効率で電動機を冷却することができる。さらに、押出成形や鋳型加工と比較すると、金型や鋳型が不要であるため、製造コストが低く、かつ、大きな高さを有するフィン１０４を高密度、すなわち狭いピッチで設けることが可能である。また、本製造方法では切削工程は構造体１１０に傾斜面を形成する場合や、構造体１２０の両端部における段差１１６を形成する場合に限られるため、材料の使用効率が高い。このことは、本製造方法を適用することで、低コストで放熱構造体を提供できることを意味している。

【0040】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0041】

また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

【符号の説明】

【0042】

１０：製造装置、１１：回転ドラム、１２：駆動部、１３：切削工具、１３Ａ：切削工具、１４：支持部材、１５：アーム、１６：支持部材、１７：ベルト、１８：軸、１９：吐出ノズル、２１：固定部、１００：放熱構造体、１００Ａ～１００Ｈ：放熱構造体、１０２：ハウジング、１０２ａ：開口、１０４：フィン、１０４ａ：主面、１０５：フィン、１０６：フィン、１０７：フィン、１１０：構造体、１１０ａ：領域、１１０ｂ：領域、１１０ｃ：溝、１１１：接着材、１１２：コア材、１１２ａ：溝、１１３：段差、１１５：接合部、１１６：段差、１２０：構造体、１３１：刃面、１３１Ａ：刃面、１３２：先端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図18C】