JP2008278690A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】安価にヨーク内の水の残留を減少させることができる電動モータを提供する。
【解決手段】ロータヨーク９の周壁２９とエンド部２８との間に、両者に跨ると共に周壁２９からエンド部２８に向かって径方向内側に傾斜する傾斜壁４３を設け、傾斜壁４３の周壁２９寄りに、ロータヨーク９の内部に侵入した水を外部へ排水するための複数の排水孔４４を形成し、ロータヨーク９の内周面に複数の永久磁石４２を設け、複数の永久磁石４２は、軸方向の端部４２ａが傾斜壁４３の付け根部４３ａに位置するように配設されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、車両に搭載されるファンモータとして使用する電動モータに関するものである。

従来から、自動車のラジエータ冷却用として用いられるファンモータには、アウターロータ型のブラシレスモータが使用される場合がある。
この種の電動モータは、ホルダに回転自在に支持された有底筒状のロータヨークと、このロータヨークの内部に設けられホルダに固定されたステータとを備えている。ステータには、コイルを巻装するための複数のティースが放射状に形成されている。

ロータヨークの内周面には、ティースに対向するように複数の永久磁石が配設されている。そして、コイルに電流が供給されるとステータのティースに磁界が形成され、ロータヨークの永久磁石との間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これによって、ロータヨークがステータの外周を回転するようになっている。

このようにアウターロータ型のブラシレスモータは、回転子（ロータヨーク）が固定子（ステータ）よりも外側にあるため、モータ内部を密閉しようとすると別途カバーが必要になりモータ自体の大きさが大型してしまう。このため、ロータヨークを露出した構造の開放型である場合が多く、外部から水が浸入しやすい。そこで、モータ内部に侵入する水を速やかに排水するためのさまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ロータヨークの底壁の最外周側、つまり、周壁寄りにモータ内部に侵入した水を排水するための排水孔を設けたものがある。
具体的に図６に示す。同図に示すように、ブラシレスモータ１００は、有底筒状のロータヨーク１０１と、このロータヨーク１０１の内部に設けられたステータ１０２とを備えた所謂アウターロータ型のブラシレスモータである。

ステータ１０２は、円環状に形成されたステータコア１０３を有している。このステータコア１０３には、コイル１０４を巻装するための複数のティース１０５が放射状に形成されている。ステータコア１０３は、ステータホルダ１０６に外嵌固定されている。
ステータホルダ１０６には、回転軸１０７が一対の軸受け１０８，１０９を介して回転自在に支持されている。

回転軸１０７の一端側には、ロータヨーク１０１のエンド部（底壁）１１０が取付けられている。ロータヨーク１０１の周壁１１１には、複数の永久磁石１１２がティース１０５に対向するように配設されている。
ここで、ロータヨーク１０１のエンド部１１０には、最外周側、つまり、周壁１１１寄りに複数の排水孔１１３が周方向に等間隔で形成されている。このように、ロータヨーク１０１のエンド部１１０に排水孔１１３を形成することで、モータ内部に侵入した水を排水孔１１３を介して外部へと排水することができるようになっている。
特開２００４−４０９３４号公報

しかしながら、上述の従来技術では、図７、図８に示すように、ロータヨーク１０１の周壁１１１において、永久磁石１１２と排水孔１１３との間に水溜り場１１４が形成される。このため、周壁１１１が水平な状態（図７参照）や、排水孔１１３が上向きになるように周壁１１１が傾斜した状態（図８参照）では、完全に水Ｗが排水されずモータ内部に水が残留した状態になってしまう。このため、ロータヨーク１０１に錆びが発生したり、永久磁石１１２がロータヨーク１０１の周壁１１１から剥離してしまったりするおそれがあるという課題がある。

また、排水孔１１３を永久磁石１１２の端部に接するように大きく形成し、水の残留を防止することも考えられるが、このようにすると３次元的な磁束の流れを妨げてしまう。このため、ロータヨークの板厚を増加して磁路を確保する必要があり、ロータヨークの質量が増加するばかりか製造コストが増大するという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価にヨーク内の水の残留を減少させることができる電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、有底筒状のヨークと、前記ヨークの内部に設けられたステータとを備えた電動モータにおいて、前記ヨークの周壁と底壁との間に、両者に跨ると共に前記周壁から前記底壁に向かって径方向内側に傾斜する傾斜壁を設け、前記傾斜壁の前記周壁寄りに、前記ヨークの内部に侵入した水を外部へ排水するための複数の排水孔を形成し、前記ヨークの内周面に複数の永久磁石を設け、前記複数の永久磁石は、軸方向一端が前記傾斜壁の付け根部に位置するように配設されていることを特徴とする。
このように構成することで、傾斜壁によってヨークの周壁における永久磁石と排水孔との間に水溜り場が形成される余地を無くすことができる。

請求項２に記載した発明は、前記複数の排水孔は、前記複数の永久磁石の磁極間に対応する部位を避けて形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、ヨーク内に効率よく磁束を流すことができ、磁路を有効に活用することができる。

請求項３に記載した発明は、前記ヨークの開口部側に、これを閉塞するように形成されたステータホルダを設け、前記ステータは、前記ステータホルダに固定され、前記ヨークは、前記ステータホルダに軸受けを介して回転自在に支持され、前記ヨークの前記底壁に外気を前記ヨークの内部に取り込むための外気取込孔を形成すると共に、前記底壁の前記外気取込孔近傍に前記軸受けへの水の飛散を防止する防水カバーを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、モータ内部を効率的に冷却することが可能になり、また、外気取込孔を形成することによる軸受けへの水の飛散も防水カバーで確実に防止することができる。

請求項１に記載した発明によれば、傾斜壁によってヨークの周壁における永久磁石と排水孔との間に水溜り場が形成される余地を無くすことができるため、効率よくヨーク内部（モータ内部）の水を排水することが可能になる。よって、ヨークに錆びが発生したり、永久磁石がヨークの周壁から剥離してしまったりするのを防止することができる。

請求項２に記載した発明によれば、ヨーク内に効率よく磁束を流すことができ、磁路を有効に活用することができるため、ヨークの板厚を薄肉化することができ、軽量化を図ることができると共に、コストの低減化を図ることが可能になる。

請求項３に記載した発明によれば、モータ内部を効率的に冷却することが可能になり、また、外気取込孔を形成することによる軸受けへの水の飛散も防水カバーで確実に防止することができる。このため、特性の高い電動モータを提供することが可能になる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、ファンモータ５０は、自動車のラジエータ冷却用であって、ファンシュラウド４の内部にブラシレスモータ１を配設しており、ブラシレスモータ１の回転軸２が水平方向に沿うように設置されている。
ファンシュラウド４は、不図示のラジエータに取付けられており、ブラシレスモータ１に取付けられている軸流ファン３の周囲を囲む筒部５を有している。

筒部５の外周面には、外形状が略矩形に形成されたスカート部６が一体的に設けられている。このスカート部６は、ブラシレスモータ１の周囲を覆うと共に、ファンシュラウド４をラジエータに固定するためのものである。
筒部５の径方向内側には、ブラシレスモータ１をファンシュラウド４に組付け固定するためのリング部７が設けられている。このリング部７は、４本のステー８によって筒部５に連結されている。

ブラシレスモータ１は、有底筒状のロータヨーク９と、このロータヨーク９の内部に設けられたステータ１０と、ステータ１０を固定するためのステータホルダ１５とを備えている。ステータ１０は、円環状に形成されたステータコア１１を有しており、ステータホルダ１５に外嵌固定されている。

ステータコア１１は、磁性材料の金属板を軸方向に積層したものであって、コイル１２を巻装するための複数のティース１３が径方向外側に向かって突設されている。これらティース１３は、周方向に等間隔で放射状に配設されており、各々絶縁材であるインシュレータ１４が装着されている。コイル１２は、このインシュレータ１４を介してティース１３に巻装されている。

ステータホルダ１５は、ステータ１０に内嵌されるボス部１６を有している。ボス部１６の一端側には、ロータヨーク９の開口部９ａを閉塞する円盤状のベース部材１７が形成されている。ベース部材１７の外周側には、ステータホルダ１５をファンシュラウド４に締結固定するための取付け座１８が３箇所周方向に等間隔で設けられている。取付け座１８は、平面視略三角状に形成されており、この外方側頂点近傍に雌ネジ部１９が刻設されている。

このように、ステータ１０は、ステータホルダ１５を介してファンシュラウド４に固定された状態になっている。また、ステータ１０とステータホルダ１５のベース部材１７との間には、略円環状のターミナルユニット２４が設けられている。このターミナルユニット２４には、複数の導電性のターミナル２０が配設されている。ターミナル２０は、ステータ１０のティース１３に巻装されているコイル１２と、ステータホルダ１５の外方から引き込まれたリード線２１とを電気的に繋ぐ役割を有している。

すなわち、コイル１２の巻き始め端、および巻き終わり端がターミナル２０に接続されると共に、リード線２１の一端がターミナル２０に接続される。一方、リード線２１の他端は不図示の外部電源に接続されている。これによって、外部電源の電力がリード線２１、およびターミナル２０を介してコイル１２に供給されるようになっている。
なお、ステータホルダ１５のベース部材１７には、リード線２１を挿通するための挿通孔２２が形成されており、ここにグロメット２３が装着されている。したがって、リード線２１は、グロメット２３を介してベース部材１７に挿通されている。

ベース部材１７の外面側には、ボス部１６に対応する部位に、これを閉塞するカバー２６が設けられている。ボス部１６には、回転軸２が一対の軸受け２５，２５を介して回転自在に支持されている。一対の軸受け２５，２５は、ボス部１６の軸方向両端側に配設されている。これら軸受け２５，２５への外部からの塵埃や水の浸入は、カバー２６によって防止されるようになっている。

回転軸２のカバー２６とは反対側端は、ボス部１６から突出しており、ここにロータヨーク９と軸流ファン３とがこの順で取付けられている。ロータヨーク９は、回転軸２にブッシュ２７を介して取付けてある。有底筒状に形成されているロータヨーク９は、エンド部（底壁）２８と、周壁２９を有している。

エンド部２８の径方向中央には、内側に向かって突出するバーリング部３０が形成されており、ここにブッシュ２７が挿入されるようになっている。
また、エンド部２８には、平面視略扇状に切り欠かれた外気取込孔３１が４箇所周方向に等間隔で形成されている。この外気取込孔３１は、外気をブラシレスモータ１の内部へと取込むためのものであって、これによりブラシレスモータ１を効率的に冷却することが可能になっている。

エンド部２８の内面には、外気取込孔３１よりも径方向内側に凸部３５がプレス加工等によって形成され、ここに防水カバー３２がカシメ固定されている。この防水カバー３２は、外気取込孔３１等の外部から軸受け２５への水の飛散を防止するためのものであって、ロータヨーク９のエンド部２８に当接する略円盤状の座面３３を有している。この座面３３には、凸部３５に対応するように孔３４が形成されている。すなわち、防水カバー３２は、ロータヨーク９のエンド部２８に形成された凸部３５に孔３４を差し込むようにしてセットし、その後内側から凸部３５の先端を押し潰すことによって、ロータヨーク９にカシメ固定されるようになっている。

座面３３の径方向内側には、筒状部３６が一体形成されている一方、座面３３の径方向外側には、軸方向内側に向かって末広がり状に形成されたスカート部３７が一体形成されている。このスカート部３７の先端側には、径方向外側に向かって延出する外フランジ部３８が屈曲形成されている。

なお、ステータホルダ１５のボス部１６にもロータヨーク９のエンド部２８側端に筒状の防水カバー３９が設けられている。ボス部１６の防水カバー３９に対応する部位には、段差によって縮径された縮径部４０が形成されており、ここに防水カバー３９が外嵌固定されるようになっている。防水カバー３９のエンド部２８側端（図３における左側端）には、外フランジ部４１が形成されており、外気取込孔３１等の外部から飛散された水は、この外フランジ部４１を伝って下方（図３における下側）に向かって滴り落ちるようになっている。

ロータヨーク９の周壁２９には、内周面側に複数の永久磁石４２が周方向に磁極が順番になるように設けられている。これら永久磁石４２は、周方向に等間隔で、且つステータ１０のティース１３と対向するように配設されている。
ここで、エンド部２８と周壁２９との間には、両者に跨る傾斜壁４３が周壁２９からエンド部２８に向かって径方向内側に傾斜するように形成されている。

より詳しくは、傾斜壁４３は、周壁２９上の永久磁石４２の軸方向端部４２ａから径方向内側に屈曲しながらエンド部２８に向かって延出するように形成されている。つまり、永久磁石４２は、この軸方向端部４２ａが傾斜壁４３の付け根部４３ａに位置するように配設されている。

また、傾斜壁４３には、複数の排水孔４４が周方向に等間隔で、且つ隣接する永久磁石４２の間の間隙Ｓに対応する部位を避けるようにして形成されている（図２参照）。
この排水孔４４は、外気取込孔３１等の外部からブラシレスモータ１内部に侵入した水を外部へ排水するためのものである。
また、排水孔４４は、傾斜壁４３の最外周側、つまり、周壁２９寄りに形成されている。したがって、ロータヨーク９の周壁２９には、永久磁石４２と排水孔４４との間に水溜り場が形成されない。

具体的に、図４、図５に基づいて説明する。図４は、ロータヨーク９の周壁２９が水平な状態、図５は、排水孔ロータヨーク９の排水孔４４が上向きになるように周壁２９が傾斜した状態を示す。
図４、図５に示すように、永久磁石４２は、この軸方向端部４２ａが傾斜壁４３の付け根部４３ａに位置するように配設されていると共に、排水孔４４は、傾斜壁４３の周壁２９寄りに形成されている。このため、ロータヨーク９の周壁２９には、永久磁石４２と排水孔４４との間にエンド部２８と周壁２９とで形成される角部Ｋ（二点鎖線で示す）が形成されないため、この内部に水溜り場が形成される余地が無くなるようになっている。

したがって、上述の実施形態によれば、ロータヨーク９の周壁２９に水が溜まるのを防止することができ、ロータヨーク９の周壁２９の傾き角度によらず効率よくブラシレスモータ１内部の水を排水することが可能になる。このため、ロータヨーク９に錆びが発生したり、永久磁石４２がロータヨーク９の周壁２９から剥離してしまったりするのを防止することができる。

また、複数の排水孔４４は周方向に等間隔で、且つ隣接する永久磁石４２の間の間隙Ｓに対応する部位を避けるようにして形成されている。このため、ロータヨーク９内に効率よく磁束を流すことができ、磁路を有効に活用することができる。
ここで、異なる磁極間（隣接する永久磁石４２の間）には、磁束が流れる磁路が形成される。とりわけ、永久磁石４２の端部４２ａ近傍に位置する傾斜壁４３に磁路が形成される。しかしながら、傾斜壁４３の隣接する永久磁石４２の間の間隙Ｓに対応する部位に排水孔４４が形成されていると有効に磁路が形成されず、有効磁束が減少してしまう。

そこで、この実施形態のように傾斜壁４３の排水孔４４が隣接する永久磁石４２の間の間隙Ｓに対応する部位を避けるように形成することで、有効磁束の減少を抑制することができる。このため、ロータヨーク９の板厚を薄肉化することができ、軽量化を図ることができると共に、コストの低減化を図ることが可能になり、且つブラシレスモータ１の特性向上を図ることが可能になる。

さらに、ロータヨーク９のエンド部２８には、平面視略扇状に切り欠かれた外気取込孔３１が４箇所周方向に等間隔で形成されているため、ブラシレスモータ１の内部を効率的に冷却することが可能になる。これに加え、エンド部２８には、防水カバー３２がカシメ固定されているため、外気取込孔３１等の外部から軸受け２５への水の飛散を確実に防止することができ、モータ特性の高いブラシレスモータ１を提供することが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、ブラシレスモータ１が自動車ラジエータの冷却用のファンモータ５０として用いる場合について説明したが、これに限られるものではなく、種々の電装品に適用することができる。

さらに、上述の実施形態では、電動モータとしてブラシレスモータ１について説明したが、電動モータはこれに限られるものではなく、有底筒状のヨークを有するものであれば本実施形態を適用することが可能であり、ブラシ付モータやインナーロータ型のモータであってもよい。

本発明の実施形態におけるファンモータの平面図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータの平面図である。 本発明の実施形態におけるブラシレスモータの断面図である。 本発明の実施形態における排水孔の作用を示す斜壁部の拡大断面図である。 本発明の実施形態における排水孔の作用を示す斜壁部の拡大断面図である。 従来のブラシレスモータの断面図である。 従来の排水孔の作用を示すロータヨークの一部拡大図である。 従来の排水孔の作用を示すロータヨークの一部拡大図である。

符号の説明

１ ブラシレスモータ（電動モータ）
９ ロータヨーク（ヨーク）
９ａ 開口部
１０ ステータ
１５ ステータホルダ
２５ 軸受け
２８ エンド部（底壁）
２９ 周壁
３１ 外気取込孔
３２，３９ 防水カバー
４２ 永久磁石
４２ａ 端部
４３ 傾斜壁
４３ａ 付け根部
４４ 排水孔
５０ ファンモータ
Ｓ 間隙

Claims (3)

1. 有底筒状のヨークと、前記ヨークの内部に設けられたステータとを備えた電動モータにおいて、
   前記ヨークの周壁と底壁との間に、両者に跨ると共に前記周壁から前記底壁に向かって径方向内側に傾斜する傾斜壁を設け、
   前記傾斜壁の前記周壁寄りに、前記ヨークの内部に侵入した水を外部へ排水するための複数の排水孔を形成し、
   前記ヨークの内周面に複数の永久磁石を設け、
   前記複数の永久磁石は、軸方向一端が前記傾斜壁の付け根部に位置するように配設されていることを特徴とする電動モータ。
2. 前記複数の排水孔は、前記複数の永久磁石の磁極間に対応する部位を避けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記ヨークの開口部側に、これを閉塞するように形成されたステータホルダを設け、
   前記ステータは、前記ステータホルダに固定され、
   前記ヨークは、前記ステータホルダに軸受けを介して回転自在に支持され、
   前記ヨークの前記底壁に外気を前記ヨークの内部に取り込むための外気取込孔を形成すると共に、前記底壁の前記外気取込孔近傍に前記軸受けへの水の飛散を防止する防水カバーを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動モータ。
   
   
   

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