JP5968127B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。

従来、ロータマグネットからの磁束の一部を磁束検出器に誘導する磁束誘導部材を備えたブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−９８８８７号公報 特開２０１０−２００４１８号公報

しかしながら、このような従来のブラシレスモータが例えば被水環境下にて使用された場合には、磁束検出器が被水する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、磁束検出器の被水を抑制することができるブラシレスモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のブラシレスモータは、ロータマグネットを有するロータと、前記ロータマグネットに対し回転磁界を形成するステータと、前記ロータ及び前記ステータに対する軸方向一方側に配置され、回路基板を有する制御ユニットと、前記ステータ及び前記制御ユニットを支持するセンターピースと、前記ロータマグネットからの磁束の一部を前記回路基板側に誘導する磁束誘導部材と、前記回路基板における前記磁束誘導部材側の面に実装され、前記磁束誘導部材に誘導された磁束を検出する磁束検出器と、を備え、前記センターピースには、前記ロータマグネットと前記回路基板との間に配置され、前記回路基板を収容し密閉された回路室を形成する壁部が設けられ、前記壁部には、前記磁束検出器側に膨出する膨出部が形成され、前記壁部における前記膨出部と対応する位置には、前記ロータマグネット側に開口する凹部が形成され、前記凹部の底部側は、前記膨出部の内側に位置し、前記磁束誘導部材は、前記凹部に挿入され、前記磁束誘導部材の先端部は、前記凹部の底部側に位置し、前記膨出部の先端部を介して前記磁束検出器と近接対向されている。

このブラシレスモータによれば、制御ユニットは、回路基板を収容し密閉された回路室を有しており、磁束検出器は、この回路室内において回路基板に実装されている。従って、ブラシレスモータが例えば被水環境下にて使用された場合でも、磁束検出器が被水することを抑制することができる。

また、一体成形により樹脂部材と磁束誘導部材とが密着するので、回路室の密閉性を確保することができる。

本発明の第一実施形態に係るブラシレスモータの側面断面図である。 図１の磁束誘導部材及びその周辺部の一部断面を含む斜視図である。 図１の要部拡大図である。 図１の磁束誘導部材及びその周辺部の分解斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るブラシレスモータの第一変形例を示す一部断面を含む要部拡大斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るブラシレスモータの第二変形例を示す一部断面を含む要部拡大斜視図である。 図６の磁束誘導部材及びその周辺部の側面断面図である。 本発明の第二実施形態に係るブラシレスモータを示す一部断面を含む要部拡大斜視図である。 図８の磁束誘導部材及びその周辺部の側面断面図である。 図８の磁束誘導部材及びその周辺部の分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係るブラシレスモータを示す一部断面を含む要部拡大斜視図である。 図１１の磁束誘導部材及びその周辺部の側面断面図である。 図１１の磁束誘導部材及びその周辺部の分解斜視図である。 本発明の第四実施形態に係るブラシレスモータの側面断面図である。 図１４の磁束誘導部材及びその周辺部の一部断面を含む斜視図である。

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。
本発明の第一実施形態は、参考例である。

図１に示される本発明の第一実施形態に係るファンモータ１０は、本発明におけるブラシレスモータの一例である。このファンモータ１０は、例えば、乗用自動車等の車両に搭載されたラジエータを冷却するためのものであり、車両に設けられたエンジンルーム内のラジエータの近傍位置に搭載される。このファンモータ１０は、ロータ１２と、ファン１４と、ステータ１６と、センターピース１８と、制御ユニット２０とを備えている。

ロータ１２は、底部２２と周壁部２４とを有する偏平カップ状のロータハウジング２６を有している。このロータハウジング２６の周壁部２４の内周面には、ロータマグネット２８が固着されている。

ファン１４は、ロータ１２に一体に固定されている。このファン１４は、底部３０と周壁部３２とを有する偏平カップ状のファンボス３４を有している。底部３０は、ロータハウジング２６の底部２２に重ね合わされており、周壁部３２は、ロータハウジング２６の周壁部２４の径方向外側に隙間を有して配置されている。

ファンボス３４の周壁部３２には、径方向外側に向けて延びる複数のブレード３６が設けられている。この複数のブレード３６は、ファン１４の回転に伴って、矢印Ａで示されるように、ファン１４の軸方向一方側から軸方向他方側に流れる風の流れを形成する。

ステータ１６は、ロータハウジング２６の内側に収容されている。このステータ１６は、ロータマグネット２８と径方向に対向して配置されている。このステータ１６は、環状のコア３８を有しており、このコア３８には、インシュレータ等を介して巻線４０が巻装されている。

センターピース１８は、センターピースロア４２と、センターピースアッパ４４とを有している。センターピースロア４２は、ロータハウジング２６の開口を覆う概略円盤状の本体部４６と、この本体部４６の中心部からロータハウジング２６の底部２２に向けて突出する軸部４８とを有している。

本体部４６の外縁部における周方向の一部には、ロータハウジング２６の底部２２側及び後述するヒートシンク６０の壁部７０側に延出する傘部５０が形成されている。この傘部５０は、ロータハウジング２６の周壁部２４よりも径方向外側に位置されている。この傘部５０は、このファンモータ１０が車両に搭載された状態においては、ロータハウジング２６の周壁部２４の鉛直方向上側に位置される。軸部４８は、コア３８の内側に圧入されており、これにより、ステータ１６は、軸部４８に支持されている。

センターピースアッパ４４は、軸部４８に一体に固定されている。このセンターピースアッパ４４及び軸部４８の内側には、モータシャフト５２が挿通されており、このモータシャフト５２は、センターピースアッパ４４及び軸部４８の内側に収容された一対の軸受５４により回転可能に支持されている。このモータシャフト５２の一端側は、ロータハウジング２６の底部２２に形成された筒部５６に圧入されている。そして、これにより、ロータハウジング２６は、モータシャフト５２と一体回転可能に固定されている。

制御ユニット２０は、ロータ１２及びステータ１６に対する軸方向一方側に配置されており、センターピースロア４２の本体部４６に一体的に取り付けられて支持されている。この制御ユニット２０は、ファンモータ１０が車両に搭載された状態においては、ロータ１２の中心部（モータシャフト５２）よりも鉛直方向上側に位置される。この制御ユニット２０は、回路基板５８と、ヒートシンク６０と、回路ケース６２とを有している。

回路基板５８は、ロータ１２の軸方向を板厚方向として配置されており、後述する如くヒートシンク６０及び回路ケース６２によって形成された回路室７８に収容されている。この回路基板５８には、上述の巻線４０と電気的に接続された図示しない電気回路が形成されている。この電気回路を形成する複数の実装部品６４は、回路室７８内において回路基板５８に実装されている。

つまり、この複数の実装部品６４は、回路基板５８における板厚方向一方側の面５８Ａ（この場合、ヒートシンク６０側と反対側の面）に実装されている。この複数の実装部品６４の中には、磁束検出器６６や制御素子６８（ＩＣ）等が含まれている。磁束検出器６６は、後述する磁束誘導部材８２の延長線上に配置されており、この磁束誘導部材８２によって誘導されたロータマグネット２８からの磁束を検出する。

ヒートシンク６０は、回路基板５８に対する本体部４６側（ロータ１２側）に設けられている。このヒートシンク６０は、回路基板５８に沿って延びる壁部７０と、この壁部７０からブレード３６側に延びる複数のフィン７２とを有している。壁部７０には、上述の回路基板５８における板厚方向他方側の面５８Ｂ（複数の実装部品６４が実装された面と反対側の面）が重ね合わされている。この壁部７０と回路基板５８における板厚方向他方側の面５８Ｂとの間には、例えばゴム等の熱伝導性を有する部材が介在されていても良い。複数のフィン７２は、ファン１４の軸方向においてブレード３６と対向する位置に設けられている。

回路ケース６２は、ロータ１２の軸方向に沿って貫通する環状の周壁部材７４と、この周壁部材７４におけるロータ１２側と反対側の開口を塞ぐ蓋材７６とを有している。上述のヒートシンク６０は、周壁部材７４におけるロータ１２側に配置されており、このヒートシンク６０における壁部７０は、周壁部材７４におけるロータ１２側の開口を塞いでいる。そして、これら壁部７０、周壁部材７４、及び、蓋材７６により、略密閉された回路室７８が形成されている。

また、図１〜図３に示されるように、上述のヒートシンク６０には、磁束検出器６６と対応する位置に凹部８０が形成されている。この凹部８０は、本発明における開口部の一例であり、回路基板５８と反対側（ロータ１２側）に開口している。

また、磁束検出器６６とロータマグネット２８との間には、ロータ１２の軸方向に沿って延びる磁束誘導部材８２が設けられている。この磁束誘導部材８２は、例えば鉄等の磁束を通す材料により形成されている。なお、磁束誘導部材８２が鉄で形成された場合には、磁束誘導部材８２の表面に防錆処理が施されることが望ましい。

この磁束誘導部材８２には、回路基板５８側に向けて突出する凸部８４が形成されている（図４も参照）。この凸部８４は、上述の凹部８０に挿入（一例として圧入）されている。なお、凸部８４の先端部は、凹部８０の底部と離間していても良く、また、接触していても良い。この磁束誘導部材８２は、本体部４６に形成された孔部８６に挿通されており、この磁束誘導部材８２におけるロータ１２側の端部８８は、ロータマグネット２８における開口側の端部９０とロータ１２の径方向に対向して配置されている（図２，図３参照）。

そして、以上のように構成されたファンモータ１０では、ステータ１６によってロータマグネット２８に対して回転磁界が形成されると、この回転磁界によってロータマグネット２８に吸引力及び反発力が作用し、ロータ１２が回転される。このとき、ロータマグネット２８からの磁束の一部は、磁束誘導部材８２に誘導されて磁束検出器６６により検出される。

また、ロータ１２の回転に伴って磁束誘導部材８２の近傍を通過するロータマグネット２８の磁極が切り替わると、磁束検出器６６の極性が切り替わる。そして、この極性の切り替わりに対応して磁束検出器６６から出力された検出信号に応じて、複数の巻線４０に流れる電流のタイミングが制御素子６８によって切り替えられる。

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の第一実施形態に係るファンモータ１０によれば、制御ユニット２０は、回路基板５８を収容し密閉された回路室７８を有しており、磁束検出器６６は、この回路室７８内において回路基板５８に実装されている。従って、ファンモータ１０が例えば被水環境下にて使用された場合でも、磁束検出器６６が被水することを抑制することができる。

しかも、回路室７８を形成する壁部７０には、凹部８０が形成されており、磁束誘導部材８２は、この凹部８０に挿入されている。従って、磁束誘導部材８２が凹部８０に挿入された分、磁束誘導部材８２が磁束検出器６６に近づけて配置されるので、磁束検出器６６における磁束の検出精度を向上させることができる。

また、回路室７８を形成する壁部７０がヒートシンク６０に形成されているので（回路室７８を形成する部材の一つとしてヒートシンク６０を利用しているので）、使用する材料を削減することができる。これにより、ファンモータ１０の小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、磁束誘導部材８２が挿入される開口部が凹部８０とされているので（貫通孔ではなく袋状に閉じているので）、磁束誘導部材８２を磁束検出器６６に近づけて配置しつつ、回路室７８の密閉性を確保することができる。

また、磁束誘導部材８２には、凸部８４が形成されており、この凸部８４は、凹部８０に圧入されている。従って、凸部８４を凹部８０に圧入することにより磁束誘導部材８２を制御ユニット２０に容易に固定することができる。

また、磁束検出器６６を含む、回路基板５８における電気回路を形成する複数の実装部品６４は、回路基板５８における板厚方向一方側の面５８Ａ（片面）に実装されている。従って、回路基板５８の構成を簡素化することができると共に半田付け等の実装作業を一括して行えるので、回路基板５８をコストダウンすることができる。

しかも、回路基板５８を片面実装とした上で、この回路基板５８における板厚方向他方側の面５８Ｂ（実装面と反対側の面）がヒートシンク６０に重ね合わされているので、回路基板５８とヒートシンク６０との接触面積を拡大することができる。これにより、回路基板５８の冷却性を向上させることができる。

次に、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。

本発明の第一実施形態においては、図５に示されるように、ヒートシンク６０に樹脂部材９２が一体に形成されると共に、この樹脂部材９２に回路室７８を形成する壁部９４が形成されていても良い。そして、この壁部９４に上述の凹部８０が形成されても良い。

このように、凹部８０が磁束の通り易い（磁束の拡散しにくい）樹脂部材９２に形成されていると、磁束検出器６６における磁束の検出精度を確保することができる。

また、図６，図７に示されるように、開口部の一例として、ヒートシンク６０の壁部７０に貫通孔９６が形成されていても良い。そして、この貫通孔９６に磁束誘導部材８２の凸部８４が挿入（一例として圧入）され、この貫通孔９６に挿入された磁束誘導部材８２の先端部８２Ａが、この貫通孔９６を通じて回路基板５８における磁束検出器６６の実装部位５８Ｃと近接対向されていても良い。

このように構成されていると、磁束誘導部材８２が磁束検出器６６により近づけて配置されるので、磁束検出器６６における磁束の検出精度をより向上させることができる。また、凸部８４が貫通孔９６に圧入されることにより、回路室７８の密閉性を確保することができる。

また、図５に示される如くヒートシンク６０に樹脂部材９２が一体に形成された上で、この樹脂部材９２に形成された壁部９４に上述の貫通孔９６が形成されても良い。

さらに、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａは、貫通孔９６よりも磁束検出器６６側へ突出されていても良い。このように構成されていると、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａを磁束検出器６６にさらに近づけて配置することができるので、磁束検出器６６における磁束の検出精度をさらに向上させることができる。

また、図５に示される変形例において、ヒートシンク６０に一体に形成された樹脂部材９２は、一体成形により磁束誘導部材８２と一体化されていても良い。

このように構成されていると、磁束誘導部材８２の組付作業を不要にすることができ、ひいては、ブラシレスモータの組立性を良好にすることができる。また、一体成形により樹脂部材９２と磁束誘導部材８２とが密着するので、回路室７８の密閉性を確保することができる。

また、本発明の第一実施形態において、本発明におけるブラシレスモータは、ファンモータ１０に適用されていたが、その他の用途に用いられても良い。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
本発明の第二実施形態は、参考例である。

図８〜図１０に示される本発明の第二実施形態に係るファンモータ１００（ブラシレスモータの一例）は、上述の本発明の第一実施形態に係るファンモータ１０（変形例を含む）に対して、次のように構成が変更されている。

すなわち、周壁部材７４に対するロータ１２側には、蓋材７６が設けられており、周壁部材７４に対するロータ１２と反対側には、ヒートシンク６０が設けられている。また、蓋材７６には、開口部の一例である貫通孔１０２を有する壁部１０４が形成されている。磁束誘導部材８２は、この貫通孔１０２に挿入（一例として圧入）されている。

さらに、回路基板５８における板厚方向一方側の面５８Ａは、ロータ１２側に向けられている。そして、これにより、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａは、磁束検出器６６と近接対向されている。また、この磁束誘導部材８２の先端部８２Ａは、貫通孔１０２よりも磁束検出器６６側へ突出されている。また、回路基板５８における板厚方向他方側の面５８Ｂは、ヒートシンク６０に重ね合わされている。

また、壁部１０４における貫通孔１０２の周囲部には、ロータ１２側に突出する突出部１０６が形成されており、磁束誘導部材８２には、この突出部１０６と重ね合わされる対向部１０８が形成されている。この突出部１０６と対向部１０８との間には、シール部材の一例であるＯリング１１０が設けられている。

次に、本発明の第二実施形態の作用及び効果について、上述の本発明の第一実施形態と異なる点を説明する。

以上詳述したように、本発明の第二実施形態に係るファンモータ１００によれば、壁部１０４に貫通孔１０２が形成されており、この貫通孔１０２に挿入された磁束誘導部材８２の先端部８２Ａは、この貫通孔１０２を通じて磁束検出器６６と近接対向されている。従って、磁束誘導部材８２が磁束検出器６６により近づけて配置されるので、磁束検出器６６における磁束の検出精度をより向上させることができる。

特に、磁束検出器６６は、ロータ１２側に向けられた回路基板５８における板厚方向一方側の面５８Ａ（回路基板５８における磁束誘導部材８２側の面）に実装されており、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａと磁束検出器６６とが直接向かい合っているので、磁束検出器６６における磁束の検出精度をさらに向上させることができる。

しかも、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａは、貫通孔１０２よりも磁束検出器６６側へ突出されている。従って、磁束誘導部材８２の先端部８２Ａを磁束検出器６６にさらに近づけて配置することができるので、磁束検出器６６における磁束の検出精度をさらに向上させることができる。

また、磁束誘導部材８２と貫通孔１０２の周辺部との間には、Ｏリング１１０が設けられているので、回路室７８の密閉性を確保することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
本発明の第三実施形態は、参考例である。

図１１〜図１３に示される本発明の第三実施形態に係るファンモータ１２０（ブラシレスモータの一例）は、上述の本発明の第一実施形態に係るファンモータ１０（変形例を含む）に対して、次のように構成が変更されている。

すなわち、センターピース１８の本体部４６には、圧入孔１２２が形成されており、磁束誘導部材８２は、この圧入孔１２２に圧入されている。また、この本体部４６における圧入孔１２２の周囲部には、収容部１２４が形成されており、この収容部１２４には、シール部材の一例であるグロメット１２６が収容されている。

また、ヒートシンク６０の壁部７０には、上述の第一実施形態の変形例（図６，図７参照）と同様に、貫通孔９６が形成されている。そして、磁束誘導部材８２は、この貫通孔９６の内周面と隙間を有した状態で、この貫通孔９６に挿入されている。

次に、本発明の第三実施形態の作用及び効果について、上述の本発明の第一実施形態と異なる点を説明する。

以上詳述したように、本発明の第三実施形態に係るファンモータ１２０によれば、磁束誘導部材８２と貫通孔９６の周辺部との間には、グロメット１２６が設けられているので、回路室７８の密閉性を確保することができる。

また、センターピース１８には、圧入孔１２２が形成されており、磁束誘導部材８２は、この圧入孔１２２に圧入されている。従って、磁束誘導部材８２を圧入孔１２２に圧入することにより磁束誘導部材８２をセンターピース１８に容易に固定することができる。

また、制御ユニット２０に磁束誘導部材８２を固定する必要が無いので、制御ユニット２０の組立性を良好にすることができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
本発明の第四実施形態は、本発明の一実施形態である。

図１４，図１５に示される本発明の第四実施形態に係るファンモータ１２０（ブラシレスモータの一例）は、上述の本発明の第一実施形態に係るファンモータ１０（変形例を含む）に対して、次のように構成が変更されている。

すなわち、センターピース１８は、センターピースロア４２及びセンターピースアッパ４４に加え、蓋材１３２を備えている。この蓋材１３２には、ヒートシンク６０が一体に組み付けられている。また、回路ケース６２は、ロータ１２側に開口する凹状に形成されている。蓋材１３２は、板状に形成されており、回路ケース６２におけるロータ１２側の開口を塞いでいる。そして、この蓋材１３２は、この回路ケース６２と共に回路室７８を形成している。また、この蓋材１３２には、上述の凹部８０が形成されており、磁束誘導部材８２は、この凹部８０に挿入（一例として圧入）されている。なお、蓋材１３２は、回路室を形成する壁部の一例である。

次に、本発明の第四実施形態の作用及び効果について、上述の本発明の第一実施形態と異なる点を説明する。

以上詳述したように、本発明の第四実施形態に係るファンモータ１３０によれば、回路室７８を形成する部材の一つとしてセンターピース１８を利用しているので、使用する材料を削減することができる。これにより、ファンモータ１３０の小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、蓋材１３２は、センターピース１８に備えられたものと捉える以外に、制御ユニット２０に備えられたものと捉えることが可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０，１００，１２０・・・ファンモータ（ブラシレスモータの一例）、１２・・・ロータ、１４・・・ファン、１６・・・ステータ、１８・・・センターピース、２０・・・制御ユニット、２２，３０・・・底部、２４，３２・・・周壁部、２６・・・ロータハウジング、２８・・・ロータマグネット、３４・・・ファンボス、３６・・・ブレード、３８・・・コア、４０・・・巻線、４２・・・センターピースロア、４４・・・センターピースアッパ、４６・・・本体部、４８・・・軸部、５０・・・傘部、５２・・・モータシャフト、５４・・・軸受、５６・・・筒部、５８・・・回路基板、５８Ａ 板厚方向一方側の面、５８Ｂ・・・板厚方向他方側の面、６０・・・ヒートシンク、６２・・・回路ケース、６４・・・実装部品、６６・・・磁束検出器、６８・・・制御素子、７０，９４，１０４・・・壁部、７２・・・フィン、７４・・・周壁部材、７６・・・蓋材、７８・・・回路室、８０・・・凹部（開口部の一例）、８２・・・磁束誘導部材、８２Ａ・・・先端部、８４・・・凸部、８６・・・孔部、９２・・・樹脂部材、９６，１０２・・・貫通孔（開口部の一例）、１０６・・・突出部、１０８・・・対向部、１１０・・・Ｏリング（シール部材の一例）、１２２・・・圧入孔、１２４・・・収容部、１２６・・・グロメット（シール部材の一例）、１３２・・・蓋材（壁部の一例）

Claims (1)

1. ロータマグネットを有するロータと、
   前記ロータマグネットに対し回転磁界を形成するステータと、
   前記ロータ及び前記ステータに対する軸方向一方側に配置され、回路基板を有する制御ユニットと、
   前記ステータ及び前記制御ユニットを支持するセンターピースと、
   前記ロータマグネットからの磁束の一部を前記回路基板側に誘導する磁束誘導部材と、
   前記回路基板における前記磁束誘導部材側の面に実装され、前記磁束誘導部材に誘導された磁束を検出する磁束検出器と、
   を備え、
   前記センターピースには、前記ロータマグネットと前記回路基板との間に配置され、前記回路基板を収容し密閉された回路室を形成する壁部が設けられ、
   前記壁部には、前記磁束検出器側に膨出する膨出部が形成され、
   前記壁部における前記膨出部と対応する位置には、前記ロータマグネット側に開口する凹部が形成され、
   前記凹部の底部側は、前記膨出部の内側に位置し、
   前記磁束誘導部材は、前記凹部に挿入され、
   前記磁束誘導部材の先端部は、前記凹部の底部側に位置し、前記膨出部の先端部を介して前記磁束検出器と近接対向されている、
   ブラシレスモータ。