JP2010259199A - 駆動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造でありながら、防水性、放熱性に優れていると共に駆動モータへの薄型化の要請にも応え、更にその製造コストの削減も図った駆動モータを提供する。
【解決手段】送風ユニット１の駆動モータ３は、ファン４を回転させるための回転軸１１、回転軸１１に取り付けられて回転軸１１に同期して回転可能なロータアセンブリ２１、ロータアセンブリ２１に対し回転軸１１の径方向に沿った側にて対向するステータアセンブリ２２、ステータアセンブリ２２よりも回転軸１１の上端部側に配置された制御基板２８、及びロータアセンブリ２１とステータアセンブリ２２を上方から内包するように傘状に形成されたハウジング３１によりモータ本体部３０を形成し、ハウジング３１は金属製であると共に送風路４０が内部に画成されたケース２に対して送風路４０にハウジング本体３１ａの外面が表出した状態となるように取付けたものとする。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば送風ユニットのブロワケース等の空気が流れる通路を有するケースに収納されてファン等の所定の空調機器を駆動するためのモータに関し、特にこの駆動モータのハウジングに関する。

近年においては、車両用空調装置やハイブリッド車向け換気装置の送風機用駆動モータとして、従来品よりも小型でありながら高性能なものが必要となっており、これに伴い、防水性、放熱性に優れ、且つ送風機の回転軸の軸方向に沿った寸法を小さくし、しかも製造コストの抑制も図られた駆動モータの開発が要請されている。

この点、例えば特許文献１に示されるようなブラシレスモータを備えた車載用送風機が既に公知になっている。この特許文献１に示される車載用送風機は、送風ファンを回転させるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの金属製のハウジングに一体的に形成された冷却フィンと、当該冷却フィンの周囲に空気流を生じさせるべく前記送風ファンに設けられた補助ブレードと、前記ハウジングに密着して取付けられた駆動素子とを備えたもので、モータ用の駆動素子の冷却能力を高め、送風機の高さ方向の寸法を縮小すると共に、部品点数を削減して製造コストの削減を図ることを課題としている。

特開平１０−１９１５９５号公報

しかしながら、特許文献１に示される車載用送風機のブラシレスモータでは、制御回路基板を防水構造にするために、アッパーケースより上側のスクロール室内とは別に、制御回路基板を収納するようにアッパーケースの下側にロアーケースを備えて制御回路基板収納室を設け、また制御回路基板の放熱用に冷却フィンを設けているので、実際にはブラシレスモータ、ひいては送風機が相対的に大型化し、また、冷却フィンを有する分、構造が複雑化し、ブラシレスモータの製造コストも相対的に高くなっているという不具合を有している。

そこで、本発明は、簡易な構造でありながら防水性、放熱性に優れていると共に、駆動モータへの薄型化の要請にも応え、更にその製造コストの削減も図った駆動モータを提供することを目的とする。

この発明に係る駆動モータは、ファン等の被回転部材を長手方向に沿った方向のうち一方の端部に取り付けて回転させる回転軸と、前記回転軸に取り付けられてこの回転軸と共に回転することが可能であるロータアセンブリと、前記ロータアセンブリに対し前記回転軸の径方向に沿った方向にて対向し、且つ前記回転軸と共に回転しないように配置されたステータアセンブリと、前記ステータアセンブリよりも前記回転軸の軸方向に沿った方向のうち前記一方の端部側に近接する位置に設けられた制御基板と、前記回転軸の長手方向に沿った方向のうち前記制御基板よりも一方の端部側の位置にて前記回転軸の径方向に沿って外方に延出して、前記制御基板、前記ロータアセンブリ、及び前記ステータアセンブリを内包するように形成されたハウジングと、によってモータ本体部を形成し、前記ハウジングを、金属で形成すると共に、送風路が内部に画成されたケースに対して前記送風路にその外面が表出した状態となるように取り付け、前記ハウジングに内包された前記ステータアセンブリを、このハウジングの内側面に固定したことを特徴としている（請求項１）。ここで、送風路が内部に画成されたケースとは、例えばブロワケース等が挙げられる。また、ステータアセンブリは、ロータアセンブリに対し回転軸の径方向に沿った方向であればロータアセンブリの内周側のみならず外周側に配置された構成でも良い。

これにより、制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリを内包する金属製のハウジングがこれらの制御基板、ロータアセンブリ、ステータアセンブリを上方から傘状に覆うので、制御基板に対して防水機能を持たせることが可能となり、制御基板を収納するための制御基板収納室を特別に設ける必要がなくなる。しかも、熱伝導性に優れた金属製であると共にその外面をブロワケース等のケースの送風路に表出させたハウジング内に、制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリ等のモータ本体部を構成する全ての部品がまとまっているため、ハウジングの内面に固定されたステータアセンブリからの熱がハウジングに伝わり、制御基板からの熱もハウジングに伝わるところ、ハウジングの外面がケースの送風路に面しているので、ステータアセンブリや制御基板からの発熱に対しハウジングの外面から放熱させることが可能である。また、ハウジングに制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリをコンパクトに内包しているので、駆動モータに対し回転軸の軸方向に沿った方向での厚みを薄くして小型化を図ることもできる。

しかも、この制御基板のハウジング側となる上面にトランジスタを配置することにより、ハウジング内に内包された部材の中でも相対的に発熱量の大きい制御基板及びトランジスタをハウジングのうちの送風路内により突出した部分に配置することができるので、制御基板とトランジスタとに対する放熱効果をより促進させることが可能となる。

そして、この発明に係る駆動モータでは、前記モータ本体部は、前記ハウジングの前記回転軸の軸方向に沿った側のうち前記制御基板とは反対側の端面に設けられたフランジを介して前記ケースに取り付けられるようになっており、前記ハウジングと前記フランジとの間に弾性部材を介在させた構成となっている（請求項２）。

これにより、弾性部材でハウジングとフランジとの隙間がシールされて、ハウジングとフランジとの隙間から水が浸入するのを抑止することができ、これに伴い、防水用のシール部材の取り付けを不要とすることができる。また、ハウジングに収納されたロータ等で発生する磁気振動が弾性部材により遮断されてフランジに伝達され難くなるので、駆動モータの低騒音化を図ることができる。

更に、この発明に係る駆動モータでは、前記弾性部材のうち前記ハウジングの基端側と対向する部分は複数の条状の凹凸を有するものとなっている（請求項３）。これにより、弾性部材の振動吸収効果が高められるので、駆動モータについて、より一層の低騒音化を図ることができる。

以上のように、これらの発明によれば、制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリを内包する金属製のハウジングがこれらの制御基板、ロータアセンブリ、ステータアセンブリを上方から傘状に覆うので、制御基板に対して防水機能を持たせることが可能となり、制御基板を収納するための制御基板収納室を特別に設ける必要がなくなる。しかも、熱伝導性に優れた金属製であると共にその外面をブロワケース等のケースの送風路に表出させたハウジング内に、制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリ等のモータ本体部を構成する全ての部品がまとまっているため、ステータアセンブリからの熱がハウジングに伝わり、制御基板からの熱もハウジングに伝わるところ、ハウジングの外面がケースの送風路に面しているので、ステータアセンブリや制御基板からの発熱に対しハウジングの外面から放熱することが可能であるので、駆動モータ全体の温度の低下を促進させることができることから、ヒートシンク等の放熱装置を不要とし、駆動モータについて放熱性の維持・向上を図りつつ小型化とその製造コストの削減を図ることが可能となる。

また、これらの発明によれば、ハウジングに制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリが内包されているので、駆動モータに対し回転軸の軸方向に沿った方向での厚みの薄型化を図ることが可能となる。

更に、これらの発明によれば、ハウジングに内包された制御基板、ロータアセンブリ、及びステータアセンブリの中でも相対的に発熱量の大きな制御基板をハウジングのうちの送風路内により突出した部分に配置することができるので、制御基板に対する放熱効果をより促進させることが可能となる。しかも、トランジスタをこの制御基板のハウジング側となる上面に配置することで、トランジスタに対する放熱効果をより促進させることも可能となる。そして、インナーロータ型、アウターロータ型のいずれの駆動モータにもこの発明の構成を適用することができる。

特に請求項２に記載の発明によれば、弾性部材でハウジングとフランジとの隙間がシールされて、ハウジングとフランジとの隙間から水が浸入するのを抑止することができ、これに伴い、防水用のシール部材の取り付けを不要とすることができる。また、ハウジングに収納されたロータ等で発生する磁気振動が弾性部材により遮断されてフランジに伝達され難くなるので、駆動モータの低騒音化を図ることができる。

特に請求項３に記載の発明によれば、弾性部材について振動吸収効果が高められるので、駆動モータのより一層の低騒音化を図ることができる。

図１は、この発明に係る駆動モータを用いる送風ユニット及びこの送風ユニットを収納したブロワケースについての説明図であり、図１（Ａ）は、送風ユニットがブロワケースに収納された状態を回転軸の軸方向上側から見た状態の断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図２は、同上の駆動モータの概略的な構成を示す断面図で、特にアウターロータ型の駆動モータのものが示されている。 図３は、同上の駆動モータを構成するフランジについてモータ本体部への装着側から見た状態を示す説明図である。

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１において、送風ユニット１は、例えば、図示しないバッテリーを冷却するためにバッテリーの下流側に配置され、バッテリーにより暖められた空気を吸引して排出するために用いられるもので、スクロール状のブロワケース２と、駆動モータ３と、多羽翼ファン４とを有して構成されている。

ブロワケース２は、樹脂等により構成され、ベルマウス５が一体又は別体に設けられた開口部６を有する上側壁７と、この上側壁７に対し所定の間隔を開けて対向するかたちで配置され、駆動モータ３を取り付けるモータ挿入孔８が形成された下側壁９と、これら上側壁７と下側壁９との外周縁を結ぶように吐出口２０を残すかたちで設けられた外周壁１０とを有して構成されている。外周壁１０は、巻始部１０ａを起点として、ここから多羽翼ファン４の周方向に沿いつつ当該多羽翼ファン４の中心からの距離が徐々に大きくなる渦巻き状に形成されている。

多羽翼ファン４は、それ自体は公知のもので、駆動モータ３の下記する回転軸１１に固定されるボス部１２と、このボス部１２に連接されるコーン部１３と、回転軸１１の軸方向に沿って立設されると共にコーン部１３の外周縁の円周方向に沿って設けられた複数の羽根１４とを具備するもので、これらの羽根１４により画成された、コーン部１３と対峙する吸込口１５から流入された空気をコーン部１３に沿って羽根１４側に導き、羽根１４と羽根１４との間を通過させる構成となっている。

駆動モータ３は、図２にも示されるように、回転軸１１と、ボス部３１ｂと、ボス部３１ｂの外周面に装着されたステータアセンブリ２２と、制御基板２８と、ロータアセンブリ２１と、ハウジング３１とによりモータ本体部３０を形成したものとなっている。

このうち、回転軸１１は、略円棒形状を成すもので、多羽翼ファン４等の被回転部材を長手方向の上端部側となる一方側端に取り付けることにより、多羽翼ファン４等の被回転部材を回転可能としている。そして、回転軸１１は、下記するハウジング３１から回転軸１１の軸方向に沿って下方に延びる円筒状のボス部３１ｂに軸受２３、２４を介して回転可能に支承されている。

また、ボス部３１ｂの回転軸１１の軸方向に沿って延びる外周面のうち下方側には、ステータアセンブリ２２が配置されている。このステータアセンブリ２２は、鉄製のコア２６と、このコア２６の側方外周面に複数回にわたって巻回された電機子巻線２５とにより構成されている。そして、ステータアセンブリ２２は、ボス部３１ｂを介して、ハウジング３１の内側面に固定されている。

更に、回転軸１１は、ステータアセンブリ２２よりも回転軸１１の軸方向の下方においてロータアセンブリ２１が取り付けられている。このロータアセンブリ２１は、ステータアセンブリ２２に対して回転軸１１の径方向に沿った方向にて対向した位置にあり、ヨーク２９と、このヨーク２９に対し電機子巻線２５と対峙するようにその内側面に設けられたマグネット２７とにより構成されている。

このような構成とすることにより、駆動モータ３は、ステータアセンブリ２２によって生ずる回転磁界でロータアセンブリ２１を回転させ、このロータアセンブリ２１の回転で更に回転軸１１を回転させるものとなっている。

更にまた、駆動モータ３は、ステータアセンブリ２２の電機子巻線２５に給電される電流を電子スイッチで切り替える等の制御を行う電子部品が配設された制御基板２８を有しており、この制御基板２８は、ステータアセンブリ２２及びロータアセンブリ２１よりも回転軸１１の軸方向に沿った方向のうち上端部側に配置されている。

そして、駆動モータ３は、回転軸１１の長手方向に沿った方向のうち制御基板２８よりも上端部側の位置にて回転軸１１の径方向に沿って外方に延出した後に回転軸１１の軸方向に略沿って延びることにより傘状に形成されたハウジング本体３１ａと、このハウジング本体３１ａの略中央から回転軸１１の軸方向に沿って延びる円筒状のボス部３１ｂと、ハウジング本体３１ａの内面のうち外縁近傍部位から回転軸１１の軸方向に沿って下方に延びるボス部３１ｃとを有して構成されるハウジング３１を有している。

これにより、ハウジング３１は、傘状に形成されたハウジング本体３１ａにより、制御基板２８、ステータアセンブリ２２、及びロータアセンブリ２１等のモータ本体部３０を構成する全ての部品を内包したものとなっていると共に、上述のようにボス部３１ｂにて軸受２３、２４を介して回転軸１１を回転可能に支承し、更に、制御基板２８の孔とボス部３１ｃの孔とを連通させて、スクリュー３９をこれらの制御基板２８とボス部３１ｃとの孔に挿入・螺合させることにより制御基板２８がハウジング３１に取り付けられるようになっている。しかも、制御基板２８は、ステータアセンブリ２２及びロータアセンブリ２１よりも回転軸１１の軸方向に沿った方向のうちハウジング３１のハウジング本体３１ａ側に近接して配置されている。

また、制御基板２８の上面にはトランジスタ３７が配置されている。このトランジスタ３７の周囲にはシリコングリス３８が塗布されており、このシリコングリス３８を通じてトランジスタ３７の熱をハウジング３１のハウジング本体３１ａに伝えて放熱できるようになっている。

そして、モータ本体部３０のハウジング３１内のうち開口側となる下端部側（回転軸１１が突設された側と反対側）には、ブロワケース２に駆動モータ３を取り付けるために、例えば樹脂製のフランジ３２が取り付けられている。

また、多羽翼ファン４について、その吸込口１５がブロワケース２の開口部６に近接するように当該ブロワケース２に収納すると共に、駆動モータ３について、そのモータ本体部３０がブロワケース２の内部に突出するようにブロワケース２の下側壁９にフランジ３２を介して取り付けることにより、図１に示されるように、モータ本体部３０のブロワケース２内に突出した部分の側面と、多羽翼ファン４の外周及びブロワケース２の内面とにより、多羽翼ファン４の羽根間から回転軸１１の径方向外側に送出された空気を吐出口２０に向けて圧送するスクロール状の送風路４０が画成されている。

すなわち、送風ユニット１自体の回転軸１１の軸方向に沿った寸法（Ｈ）が従来の送風ユニットと同じであると設定すると、ブロワケース２の下側壁９が、モータ本体部３０の下端に設けられたフランジ３２に当接するように外周壁１０の回転軸１１の軸方向に沿った寸法が従来よりも大きくなり、送風路４０がモータ本体部３０の下端に設けられたフランジ３２に至るまで拡大している。このため、従来においては、制御基板等が内包されたモータ本体部がブロワケースの外側に配置されて、モータ本体部の周囲がデッドスペースとなってしまい有効利用されなかったのに対し、本構成においては、モータ本体部３０の周囲を送風路４０として用いられるようになっている。

ところで、駆動モータ３のモータ本体部３０のハウジング３１は、上記構成により、図１（ｂ）及び図２に示されるように、上記のように従来よりも拡大された送風路４０にその外面が表出したものとなっており、更に、このハウジング３１は、熱伝導性に優れた素材、例えばアルミニウム等の金属を素材として形成されている。尚、ブロワケース２は、複数のケース部材を固定具で連結することにより構成されるものであっても良い。

しかるに、このようなモータ本体部３０のハウジング３１の配置及び構成とすることにより、ハウジング３１に内包された制御基板２８、ステータアセンブリ２２が発熱してもハウジング３１のハウジング本体３１の外面(特にその側方外面)が送風路４０に表出しているため、これらの制御基板２８やステータアセンブリ２２から生ずる熱が熱伝導性の高いハウジング３１に伝達され、更に、ハウジング３１のハウジング本体３１ａの外面から放熱することができるので、ヒートシング等の放熱装置を用いなくても簡易な構造で駆動モータ３の放熱が可能となる。これに伴い、部品点数の削減による送風ユニット１の相対的な製造コストの削減、駆動モータ３ひいては送風ユニット１の更なる小型化を図ることができる。

そして、制御基板２８からの発熱、特にトランジスタ３７の熱はこのトランジスタ３７の周囲に塗布されたシリコングリス３８が近接したハウジング３１との間を埋めるように設けられているのでハウジング３１を介して外部（送風路４０）への放熱が可能となっている。また電機子巻２５を流れる電流により発生した熱も、鉄製のコア２６を通じてハウジング３１のボス部３１ｃに伝えられるので、ハウジング３１を介して外部（送風路４０）への放熱が可能となっている。またロータアセンブリ２１によりハウジング３１内の空気が攪拌されるため、ハウジング３１内に格納された発熱部品の放熱にとって都合が良い。

しかも、制御基板２８は、この実施例では、ハウジング３１内においてステータアセンブリ２２及びロータアセンブリ２１よりも多羽翼ファン４側に配置されており、これにより、他の機器よりもハウジング３１により近く、しかも、ハウジング３１のうち多羽翼ファン４による空気の流れが大きい側に近接して位置しているので、ハウジング３１を介しての放熱効果をより良く得ることができる。

また、この駆動モータ３は、図２及び図３に示されるように、ハウジング３１とフランジ３２との間に弾性部材３３を介在させている。この弾性部材３３は環状をなしていると共にフランジ３２に対しその厚み方向に沿って延びる係合孔３６に係合することで、フランジ３２に固定されるための差し込み部３５を有している。そして、ハウジング３１とフランジ３２との固定は、図３に示される複数の貫通孔４１に、ねじ類（図示せず）を貫通させるとともにハウジング３１に設けたねじ受孔（図示せず）に取付けるなど、周知の手段により行われる。このように、ハウジング３１とフランジ３２との間に弾性部材３３を介在させることによって、ハウジング３１に収納されたロータアセンブリ２１等で発生する磁気振動が弾性部材３３により遮断されてフランジ３２に伝達され難くなるので、駆動モータ３の低騒音化を図ることができる。また、弾性部材３３がハウジング３１とフランジ３２との隙間から水が浸入するのを抑止する機能も兼ねるので、防水用のシール部材の取り付けを不要とすることができる。なお、弾性部材３３は、例えばＥＰＤＰ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、ブチルゴム、エラストマーと称される高分子化合物など、車両用空調装置に一般的に用いられている素材で構成される。

そして、弾性部材３３は、図２及び図３に示されるように、その環状部分において、その環の中心方向に向かって延びる複数の凹部３４を有しており、この凹部３４は、図２に示されるように、弾性部材３３の環状部分の径方向外縁まで達していなくても良い。これにより、ハウジング３１はフランジ３２に対してフローティング的な状態となり、弾性部材３３の振動吸収効果が高められるので、駆動モータ３についてより一層の低騒音化を図ることができる。

なお、発明の実施形態について、これまでステータアセンブリの外周をロータアセンブリが回転するアウターロータ型のモータを例に説明してきたが、当然ながら、本発明を、ステータアセンブリの内周側をロータアセンブリが回転するインナーロータ型のモータに適用することも可能である。

１ 送風ユニット
２ ブロワケース
３ 駆動モータ
４ 多羽翼ファン
１１ 回転軸
２１ ロータアセンブリ
２２ ステータアセンブリ
２３ 軸受
２４ 軸受
２５ 電機子巻線
２７ マグネット
２８ 制御基板
３０ モータ本体部
３１ ハウジング
３１ａ ハウジング本体
３１ｂ ボス部
３２ フランジ
３３ 弾性部材
３４ 凹部
３５ 差し込み部
３６ 係合孔
４０ 送風路
４１ 貫通孔

Claims (3)

1. ファン等の被回転部材を長手方向に沿った方向のうち一方の端部に取り付けて回転させる回転軸と、前記回転軸に取り付けられてこの回転軸と共に回転することが可能であるロータアセンブリと、前記ロータアセンブリに対し前記回転軸の径方向に沿った方向にて対向し、且つ前記回転軸と共に回転しないように配置されたステータアセンブリと、前記ステータアセンブリよりも前記回転軸の軸方向に沿った方向のうち前記一方の端部側に近接する位置に設けられた制御基板と、前記回転軸の長手方向に沿った方向のうち前記制御基板よりも一方の端部側の位置にて前記回転軸の径方向に沿って外方に延出して、前記制御基板、前記ロータアセンブリ、及び前記ステータアセンブリを内包するように形成されたハウジングと、によってモータ本体部を形成し、
   前記ハウジングを、金属で形成すると共に、送風路が内部に画成されたケースに対して前記送風路にその外面が表出した状態となるように取り付け、前記ハウジングに内包された前記ステータアセンブリを、このハウジングの内側面に固定したことを特徴とする駆動モータ。
2. 前記モータ本体部は、前記ハウジングの前記回転軸の軸方向に沿った側のうち前記制御基板側とは反対側の端面に設けられたフランジを介して前記ケースに取り付けられるようになっており、前記ハウジングと前記フランジとの間に弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の駆動モータ。
3. 前記弾性部材のうち前記ハウジングの基端側と対向する部分は複数の条状の凹凸を有することを特徴とする請求項２に記載の駆動モータ。

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